Die wichtigsten Quellen für Kohlenwasserstoffe sind natürliche und Erdölbegleitgase, Öl und Kohle.

Nach Reserven Erdgas Der erste Platz auf der Welt gehört unserem Land. Erdgas enthält Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht. Es hat die folgende ungefähre Zusammensetzung (nach Volumen): 80–98 % Methan, 2–3 % seiner nächsten Homologen – Ethan, Propan, Butan und Nicht große Menge Verunreinigungen - Schwefelwasserstoff H 2 S, Stickstoff N 2, Edelgase, Kohlenmonoxid (IV) CO 2 und Wasserdampf H 2 O . Die Zusammensetzung des Gases ist für jedes Feld spezifisch. Es zeigt sich folgendes Muster: Je höher das relative Molekulargewicht des Kohlenwasserstoffs, desto weniger ist er im Erdgas enthalten.

Erdgas wird häufig als günstiger Brennstoff mit hohem Heizwert verwendet (bis zu 54.400 kJ werden bei der Verbrennung von 1 m 3 freigesetzt). Dies ist einer von beste aussichten Brennstoffe für den häuslichen und industriellen Bedarf. Darüber hinaus dient Erdgas als wertvoller Rohstoff für Chemieindustrie: Herstellung von Acetylen, Ethylen, Wasserstoff, Ruß, verschiedenen Kunststoffen, Essigsäure, Farbstoffen, Medikamenten und anderen Produkten.

Erdölbegleitgase befinden sich zusammen mit Öl in Ablagerungen: Sie sind darin gelöst und befinden sich über dem Öl und bilden eine Gas-„Kappe“. Wenn Öl an die Oberfläche gefördert wird, werden aufgrund eines starken Druckabfalls Gase daraus abgeschieden. Bisher wurden Begleitgase nicht verwendet und bei der Ölförderung abgefackelt. Derzeit werden sie aufgefangen und als Brennstoff und wertvolle chemische Rohstoffe verwendet. Begleitgase enthalten weniger Methan als Erdgas, dafür aber mehr Ethan, Propan, Butan und höhere Kohlenwasserstoffe. Darüber hinaus enthalten sie grundsätzlich die gleichen Verunreinigungen wie Erdgas: H 2 S, N 2, Edelgase, H 2 O-Dämpfe, CO 2 . Aus Begleitgasen werden einzelne Kohlenwasserstoffe (Ethan, Propan, Butan etc.) gewonnen; deren Verarbeitung ermöglicht die Gewinnung ungesättigter Kohlenwasserstoffe – Propylen, Butylen, Butadien, aus denen dann Kautschuke und Kunststoffe synthetisiert werden. Als Haushaltsbrennstoff wird ein Gemisch aus Propan und Butan (Flüssiggas) verwendet. Gasbenzin (eine Mischung aus Pentan und Hexan) wird als Zusatz zu Benzin verwendet, um den Kraftstoff beim Starten des Motors besser zu entzünden. Bei der Oxidation von Kohlenwasserstoffen entstehen organische Säuren, Alkohole und andere Produkte.

Öl– eine ölige, brennbare Flüssigkeit von dunkelbrauner oder fast schwarzer Farbe mit charakteristischem Geruch. Es ist leichter als Wasser (= 0,73–0,97 g/cm3) und in Wasser praktisch unlöslich. Öl ist von der Zusammensetzung her ein komplexes Gemisch aus Kohlenwasserstoffen unterschiedlichen Molekulargewichts und weist daher keinen bestimmten Siedepunkt auf.

Öl besteht hauptsächlich aus flüssigen Kohlenwasserstoffen (in ihnen sind feste und gasförmige Kohlenwasserstoffe gelöst). Typischerweise handelt es sich dabei um Alkane (meist normaler Struktur), Cycloalkane und Arene, deren Verhältnis in Ölen aus verschiedenen Bereichen stark schwankt. Uralöl enthält mehr Arene. Öl enthält neben Kohlenwasserstoffen auch Sauerstoff, Schwefel und stickstoffhaltige organische Verbindungen.

Rohöl wird normalerweise nicht verwendet. Um aus Öl technisch wertvolle Produkte zu gewinnen, wird es einer Verarbeitung unterzogen.

PrimärverarbeitungÖl besteht aus seiner Destillation. Die Destillation erfolgt in Ölraffinerien nach Abtrennung der Begleitgase. Bei der Destillation von Öl werden leichte Erdölprodukte gewonnen:

Benzin ( T Siedepunkt = 40–200 °C) enthält Kohlenwasserstoffe C 5 – C 11,

Naphtha ( T Siedepunkt = 150–250 °C) enthält Kohlenwasserstoffe C 8 – C 14,

Kerosin ( T Siedepunkt = 180–300 °C) enthält Kohlenwasserstoffe C 12 – C 18,

Gasöl ( T kip > 275 °C),

und der Rest ist eine viskose schwarze Flüssigkeit – Heizöl.

Heizöl unterzogen wird weitere Bearbeitung. Es wird unter reduziertem Druck destilliert (um eine Zersetzung zu verhindern) und Schmieröle werden isoliert: Spindel, Maschine, Zylinder usw. Vaseline und Paraffin werden aus dem Heizöl einiger Ölsorten isoliert. Der Rest des Heizöls nach der Destillation – Teer – wird nach teilweiser Oxidation zur Herstellung von Asphalt verwendet. Der Hauptnachteil der Öldestillation ist die geringe Benzinausbeute (nicht mehr als 20 %).

Erdöldestillationsprodukte haben verschiedene Verwendungsmöglichkeiten.

Benzin Es wird in großen Mengen als Flug- und Autotreibstoff verwendet. Es besteht meist aus Kohlenwasserstoffen, deren Moleküle durchschnittlich 5 bis 9 C-Atome enthalten. Naphtha Es wird als Kraftstoff für Traktoren und auch als Lösungsmittel in der Farben- und Lackindustrie verwendet. Große Mengen es wird zu Benzin verarbeitet. Kerosin Es wird als Treibstoff für Traktoren, Düsenflugzeuge und Raketen sowie für den häuslichen Bedarf verwendet. Solaröl – Gasöl– als Kraftstoff verwendet und Schmieröle– zur Schmierung von Mechanismen. Vaseline in der Medizin verwendet. Es besteht aus einer Mischung flüssiger und fester Kohlenwasserstoffe. Paraffin Wird zur Herstellung höherer Carbonsäuren, zum Imprägnieren von Holz bei der Herstellung von Streichhölzern und Bleistiften, zur Herstellung von Kerzen, Schuhcreme usw. verwendet. Es besteht aus einer Mischung fester Kohlenwasserstoffe. Heizöl Neben der Verarbeitung zu Schmierölen und Benzin wird es als flüssiger Kesselbrennstoff verwendet.

Bei sekundäre VerarbeitungsmethodenÖl verändert sich die Struktur der in seiner Zusammensetzung enthaltenen Kohlenwasserstoffe. Unter diesen Methoden sehr wichtig wird das Cracken von Erdölkohlenwasserstoffen durchgeführt, um die Benzinausbeute (bis zu 65–70 %) zu erhöhen.

Knacken– der Prozess der Spaltung von im Öl enthaltenen Kohlenwasserstoffen, der zur Bildung von Kohlenwasserstoffen mit einer geringeren Anzahl von C-Atomen im Molekül führt. Es gibt zwei Hauptarten des Crackens: thermisches und katalytisches Cracken.

Thermisches Cracken erfolgt durch Erhitzen des Ausgangsmaterials (Heizöl usw.) auf eine Temperatur von 470–550 °C und einen Druck von 2–6 MPa. Gleichzeitig werden Kohlenwasserstoffmoleküle mit eine große Anzahl C-Atome werden in Moleküle mit einer geringeren Anzahl von Atomen sowohl gesättigter als auch ungesättigter Kohlenwasserstoffe aufgespalten. Zum Beispiel:

(Radikalmechanismus),

Mit diesem Verfahren wird hauptsächlich Motorenbenzin hergestellt. Seine Ölausbeute beträgt 70 %. Das thermische Cracken wurde 1891 vom russischen Ingenieur V.G. Schuchow entdeckt.

Katalytische Zersetzung wird in Gegenwart von Katalysatoren (meist Alumosilikaten) bei 450–500 °C und Atmosphärendruck durchgeführt. Mit dieser Methode entsteht Flugbenzin mit einer Ausbeute von bis zu 80 %. Diese Art des Crackens betrifft hauptsächlich Kerosin- und Gasölfraktionen von Öl. Beim katalytischen Cracken treten neben Spaltungsreaktionen auch Isomerisierungsreaktionen auf. Dadurch entstehen gesättigte Kohlenwasserstoffe mit einem verzweigten Kohlenstoffgerüst aus Molekülen, was die Benzinqualität verbessert:

Katalytisch gecracktes Benzin hat eine höhere Qualität. Der Prozess der Gewinnung verläuft viel schneller und erfordert weniger Wärmeenergie. Darüber hinaus entstehen beim katalytischen Cracken relativ viele verzweigtkettige Kohlenwasserstoffe (Isoverbindungen), die für die organische Synthese von großem Wert sind.

Bei T= 700 °C und darüber kommt es zur Pyrolyse.

Pyrolyse– Zersetzung organischer Substanzen ohne Luftzugang bei hohen Temperaturen. Bei der Pyrolyse von Öl sind die Hauptreaktionsprodukte ungesättigte gasförmige Kohlenwasserstoffe (Ethylen, Acetylen) und aromatische Kohlenwasserstoffe – Benzol, Toluol usw. Da die Ölpyrolyse eine der wichtigsten Methoden zur Gewinnung aromatischer Kohlenwasserstoffe ist, wird dieser Prozess oft als Öl bezeichnet Aromatisierung.

Aromatisierung– Umwandlung von Alkanen und Cycloalkanen in Arene. Wenn schwere Fraktionen von Erdölprodukten in Gegenwart eines Katalysators (Pt oder Mo) erhitzt werden, werden Kohlenwasserstoffe mit 6–8 C-Atomen pro Molekül in aromatische Kohlenwasserstoffe umgewandelt. Diese Prozesse finden beim Reformieren (Benzinaufbereitung) statt.

Reformieren- Dies ist die Aromatisierung von Benzin, die durch Erhitzen in Gegenwart eines Katalysators, beispielsweise Pt, durchgeführt wird. Unter diesen Bedingungen werden Alkane und Cycloalkane in aromatische Kohlenwasserstoffe umgewandelt, wodurch auch die Oktanzahl von Benzin deutlich ansteigt. Durch Aromatisierung werden aus Benzinfraktionen von Öl einzelne aromatische Kohlenwasserstoffe (Benzol, Toluol) gewonnen.

IN letzten Jahren Erdölkohlenwasserstoffe werden häufig als Quelle chemischer Rohstoffe verwendet. Verschiedene Wege Aus ihnen gewinnen wir Stoffe, die für die Herstellung von Kunststoffen, synthetischen Textilfasern, synthetischem Kautschuk, Alkoholen, Säuren und synthetischen Stoffen notwendig sind Reinigungsmittel, Sprengstoffe, Pestizide, synthetische Fette usw.

Kohle Ebenso wie Erdgas und Erdöl ist es eine Energiequelle und wertvolle chemische Rohstoffe.

Hauptverarbeitungsmethode Kohle – Verkokung(Trockendestillation). Bei der Verkokung (Erhitzen auf 1000 °C – 1200 °C ohne Luftzutritt) entstehen verschiedene Produkte: Koks, Steinkohlenteer, Teerwasser und Koksofengas (Diagramm).

Planen

Koks wird als Reduktionsmittel bei der Herstellung von Gusseisen in Hüttenwerken verwendet.

Kohlenteer dient als Quelle aromatischer Kohlenwasserstoffe. Es wird einer Rektifikationsdestillation unterzogen und Benzol, Toluol, Xylol, Naphthalin sowie Phenole, stickstoffhaltige Verbindungen usw. werden erhalten. Pech ist eine dicke schwarze Masse, die nach der Destillation des Harzes zurückbleibt und zur Herstellung von Elektroden verwendet wird Teerpappe.

Aus Teerwasser werden Ammoniak, Ammoniumsulfat, Phenol usw. gewonnen.

Koksofengas wird zum Beheizen von Koksöfen verwendet (bei der Verbrennung von 1 m 3 werden etwa 18.000 kJ freigesetzt), es wird jedoch hauptsächlich einer chemischen Verarbeitung unterzogen. So wird daraus Wasserstoff für die Synthese von Ammoniak isoliert, der dann zur Herstellung von Stickstoffdüngern sowie Methan, Benzol, Toluol, Ammoniumsulfat und Ethylen verwendet wird.

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Vorbereitet

Kohlenwasserstoffe

Kohlenwasserstoffe sind Verbindungen, die nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen bestehen.

Kohlenwasserstoffe werden in zyklische (carbozyklische Verbindungen) und azyklische Verbindungen unterteilt.

Zyklisch (carbozyklisch) sind Verbindungen, die einen oder mehrere Zyklen enthalten, die nur aus Kohlenstoffatomen bestehen (im Gegensatz zu heterozyklischen Verbindungen, die Heteroatome enthalten – Stickstoff, Schwefel, Sauerstoff usw.).

D.). Carbocyclische Verbindungen wiederum werden in aromatische und nichtaromatische (alicyclische) Verbindungen unterteilt.

Azyklische Kohlenwasserstoffe umfassen organische Verbindungen, deren Kohlenstoffgerüstmoleküle offene Ketten sind.

Diese Ketten können aus Einfachbindungen (Alkane СnН2n+2) bestehen, eine Doppelbindung (Alkene СnН2n), zwei oder mehr Doppelbindungen (Diene oder Polyene) und eine Dreifachbindung (Alkine СnН2n-2) enthalten.

Wie Sie wissen, sind Kohlenstoffketten Teil der meisten organischen Stoffe. Daher ist die Untersuchung von Kohlenwasserstoffen von besonderer Bedeutung, da diese Verbindungen die strukturelle Grundlage für andere Klassen organischer Verbindungen bilden.

Darüber hinaus sind Kohlenwasserstoffe, insbesondere Alkane, die wichtigsten natürlichen Quellen organischer Verbindungen und die Grundlage der wichtigsten Industrie- und Laborsynthesen.

Kohlenwasserstoffe sind der wichtigste Typ Rohstoffe für die chemische Industrie. Kohlenwasserstoffe wiederum sind in der Natur weit verbreitet und können aus verschiedenen natürlichen Quellen isoliert werden: Öl, Erdöl- und Erdgasbegleitöl, Kohle.

Schauen wir sie uns genauer an.

Öl ist eine natürliche komplexe Mischung aus Kohlenwasserstoffen, hauptsächlich linearen und verzweigten Alkanen, die 5 bis 50 Kohlenstoffatome in Molekülen enthalten, und anderen organischen Substanzen.

Seine Zusammensetzung hängt maßgeblich vom Ort seiner Gewinnung (Lagerstätte) ab; neben Alkanen kann es auch Cycloalkane und aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten.

Gasförmige und feste Bestandteile des Öls werden in seinen flüssigen Bestandteilen gelöst, was seinen Aggregatzustand bestimmt. Öl ist eine ölige Flüssigkeit von dunkler (braun bis schwarzer) Farbe mit charakteristischem Geruch, die in Wasser unlöslich ist. Seine Dichte ist geringer als die von Wasser. Wenn Öl in das Wasser gelangt, breitet es sich daher über die Oberfläche aus und verhindert so die Auflösung von Sauerstoff und anderen Luftgasen im Wasser.

Es ist offensichtlich, dass Öl, wenn es in natürliche Gewässer gelangt, zum Tod von Mikroorganismen und Tieren führt, was zu Umweltkatastrophen und sogar Katastrophen führt. Es gibt Bakterien, die Ölbestandteile als Nahrung nutzen und sie in harmlose Produkte ihrer lebenswichtigen Aktivität umwandeln können. Es ist klar, dass die Verwendung von Kulturen dieser Bakterien die umweltfreundlichste und vielversprechendste Möglichkeit ist, die Umweltverschmutzung durch Öl während seiner Produktion, seines Transports und seiner Raffinierung zu bekämpfen.

In der Natur füllen Öl und Erdölbegleitgas, auf die weiter unten eingegangen wird, die Hohlräume im Erdinneren. Stellt eine Mischung dar verschiedene SubstanzenÖl hat keinen konstanten Siedepunkt. Es ist klar, dass jede seiner Komponenten in der Mischung ihre individuellen Eigenschaften behält. physikalische Eigenschaften, was es ermöglicht, Öl in seine Bestandteile zu zerlegen. Dazu wird es von mechanischen Verunreinigungen und schwefelhaltigen Verbindungen gereinigt und einer sogenannten fraktionierten Destillation oder Rektifikation unterzogen.

Die fraktionierte Destillation ist eine physikalische Methode zur Trennung einer Mischung von Komponenten unterschiedliche Temperaturen Sieden.

Bei der Rektifikation wird das Öl in folgende Fraktionen aufgeteilt:

Rektifikationsgase sind eine Mischung niedermolekularer Kohlenwasserstoffe, hauptsächlich Propan und Butan, mit einem Siedepunkt von bis zu 40 °C;

Benzinfraktion (Benzin) – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C5H12 bis C11H24 (Siedepunkt 40–200 °C); bei einer feineren Trennung dieser Fraktion erhält man Benzin (Petrolether, 40–70 °C) und Benzin (70–120 °C);

Naphtha-Fraktion – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C8H18 bis C14H30 (Siedepunkt 150–250 °C);

Kerosinfraktion – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C12H26 bis C18H38 (Siedepunkt 180–300 °C);

Dieselkraftstoff – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C13H28 bis C19H36 (Siedepunkt 200–350 °C).

Der Rückstand aus der Öldestillation – Heizöl – enthält Kohlenwasserstoffe mit der Anzahl der Kohlenstoffatome von 18 bis 50. Durch Destillation unter vermindertem Druck werden Dieselöl (C18H28-C25H52), Schmieröle (C28H58-C38H78), Vaseline und Paraffin gewonnen aus Heizöl - niedrig schmelzende Gemische fester Kohlenwasserstoffe.

Der feste Rückstand aus der Destillation von Heizöl – Teer und die Produkte seiner Verarbeitung – Bitumen und Asphalt – werden zur Herstellung von Straßenbelägen verwendet.

Erdölbegleitgas

Ölfelder enthalten in der Regel große Ansammlungen von sogenanntem Erdölbegleitgas, das sich oberhalb des Öls ansammelt Erdkruste und löst sich teilweise darin unter dem Druck darüberliegender Gesteine ​​auf.

Erdölbegleitgas ist wie Erdöl eine wertvolle natürliche Quelle für Kohlenwasserstoffe. Es enthält hauptsächlich Alkane, deren Moleküle 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten. Es ist offensichtlich, dass die Zusammensetzung von Erdölbegleitgas viel schlechter ist als die von Öl. Dennoch wird es auch in großem Umfang sowohl als Brennstoff als auch als Rohstoff für die chemische Industrie verwendet. Noch vor wenigen Jahrzehnten wurde in den meisten Ölfeldern Erdölbegleitgas als nutzlose Ergänzung zum Öl verbrannt.

Derzeit wird beispielsweise in Surgut, dem reichsten Ölvorkommen Russlands, der billigste Strom der Welt mit Erdölbegleitgas als Brennstoff erzeugt.

Erdölbegleitgas ist im Vergleich zu Erdgas in seiner Zusammensetzung reicher an verschiedenen Kohlenwasserstoffen. Wenn wir sie in Brüche aufteilen, erhalten wir:

Gasbenzin ist ein leicht flüchtiges Gemisch, das hauptsächlich aus Lenthan und Hexan besteht;

Ein Propan-Butan-Gemisch, das, wie der Name schon sagt, aus Propan und Butan besteht und bei Druckerhöhung leicht in einen flüssigen Zustand übergeht;

Trockengas ist eine Mischung, die hauptsächlich Methan und Ethan enthält.

Gasbenzin, eine Mischung aus flüchtigen Bestandteilen mit geringem Molekulargewicht, verdampft auch bei niedrige Temperaturen. Dies ermöglicht die Verwendung von Gasbenzin als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren Weit im Norden und als Zusatz zum Motorkraftstoff, der das Starten des Motors bei winterlichen Bedingungen erleichtert.

Als Haushaltsbrennstoff wird ein Propan-Butan-Gemisch in Form von Flüssiggas verwendet (Ihnen bekannt). Gaszylinder in der Datscha) und zum Befüllen von Feuerzeugen.

Die schrittweise Umstellung des Straßenverkehrs auf Flüssiggas ist eine der wichtigsten Möglichkeiten, die globale Kraftstoffkrise zu überwinden und Umweltprobleme zu lösen.

Auch trockenes Gas, das in seiner Zusammensetzung dem Erdgas ähnelt, wird häufig als Brennstoff verwendet.

Allerdings ist die Verwendung von Erdölbegleitgas und seinen Bestandteilen als Brennstoff bei weitem nicht die erfolgversprechendste Art der Nutzung.

Wesentlich effizienter ist es, die Bestandteile des Erdölbegleitgases als Rohstoffe für die chemische Produktion zu nutzen. Wasserstoff, Acetylen, ungesättigte und aromatische Kohlenwasserstoffe und deren Derivate werden aus Alkanen gewonnen, aus denen Erdölbegleitgas besteht.

Gasförmige Kohlenwasserstoffe können nicht nur Öl in der Erdkruste begleiten, sondern auch eigenständige Ansammlungen bilden – Erdgaslagerstätten.

Erdgas

Erdgas ist eine Mischung gasförmiger gesättigter Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht. Der Hauptbestandteil von Erdgas ist Methan, dessen Anteil je nach Einsatzgebiet zwischen 75 und 99 Vol.-% liegt.

Erdgas umfasst neben Methan auch Ethan, Propan, Butan und Isobutan sowie Stickstoff und Kohlendioxid.

Erdgas wird wie Erdöl sowohl als Brennstoff als auch als Rohstoff für die Herstellung einer Vielzahl organischer und anorganischer Stoffe verwendet.

Sie wissen bereits, dass aus Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas, Wasserstoff, Acetylen und Methylalkohol, Formaldehyd und Ameisensäure und viele andere gewonnen werden. organische Substanz. Erdgas wird als Brennstoff in Kraftwerken, in Kesselanlagen zur Warmwasserbereitung von Wohn- und Industriegebäuden, in der Hochofen- und Herdfeuerindustrie eingesetzt.

Indem Sie ein Streichholz anzünden und das Gas im Küchengasherd eines Stadthauses anzünden, „beginnen“ Sie Kettenreaktion Oxidation von Alkanen, die in Erdgas enthalten sind.

Kohle

Neben Öl, natürlich und assoziiert Erdölgas Eine natürliche Quelle für Kohlenwasserstoffe ist Kohle.

0n bildet dicke Schichten im Erdinneren, seine nachgewiesenen Reserven übersteigen die Ölreserven deutlich. Kohle enthält wie Öl eine große Menge verschiedener organischer Stoffe.

Es enthält neben organischen Stoffen auch anorganische Stoffe, wie Wasser, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und natürlich Kohlenstoff selbst – Kohle. Eine der Hauptmethoden zur Verarbeitung von Kohle ist die Verkokung – Kalzinierung ohne Luftzugang. Durch die Verkokung, die bei einer Temperatur von etwa 1000 °C erfolgt, entstehen:

Koksofengas, das Wasserstoff, Methan, Kohlendioxid und Kohlendioxid, Beimischungen von Ammoniak, Stickstoff und anderen Gasen enthält;
Kohlenteer, der mehrere Hundert Mal so viele organische Substanzen enthält, darunter Benzol und seine Homologen, Phenol und aromatische Alkohole, Naphthalin und verschiedene heterozyklische Verbindungen;
Suprasin oder Ammoniakwasser, das, wie der Name schon sagt, gelöstes Ammoniak sowie Phenol, Schwefelwasserstoff und andere Substanzen enthält;
Koks ist ein fester Rückstand aus der Verkokung, nahezu reiner Kohlenstoff.

Koks wird bei der Herstellung von Eisen und Stahl verwendet, Ammoniak wird bei der Herstellung von Stickstoff und kombinierten Düngemitteln verwendet und die Bedeutung organischer Kokereiprodukte kann kaum hoch genug eingeschätzt werden.

Fazit: Somit sind Erdöl, zugehörige Erdöl- und Erdgase sowie Kohle nicht nur die wertvollsten Quellen für Kohlenwasserstoffe, sondern auch Teil eines einzigartigen Vorrats an Unersetzlichem natürliche Ressourcen, deren sorgfältiger und vernünftiger Umgang eine notwendige Voraussetzung für die fortschreitende Entwicklung der menschlichen Gesellschaft ist.

Natürliche Quellen für Kohlenwasserstoffe sind fossile Brennstoffe. Die meisten organischen Stoffe werden aus natürlichen Quellen gewonnen. Bei der Synthese organischer Verbindungen werden Erd- und Begleitgase, Stein- und Braunkohle, Öl, Ölschiefer, Torf sowie Produkte tierischen und pflanzlichen Ursprungs als Rohstoffe verwendet.

Wie ist die Zusammensetzung von Erdgas?

Die qualitative Zusammensetzung von Erdgas besteht aus zwei Gruppen von Komponenten: organischen und anorganischen.

Zu den organischen Bestandteilen gehören: Methan – CH4; Propan - C3H8; Butan – C4H10; Ethan – C2H4; schwerere Kohlenwasserstoffe mit mehr als fünf Kohlenstoffatomen. Zu den anorganischen Bestandteilen zählen folgende Verbindungen: Wasserstoff (in geringen Mengen) – H2; Kohlendioxid - CO2; Helium – Er; Stickstoff - N2; Schwefelwasserstoff - H2S.

Wie genau die Zusammensetzung einer bestimmten Mischung sein wird, hängt von der Quelle, also der Lagerstätte, ab. Die gleichen Gründe erklären die verschiedenen physikalisch-chemische Eigenschaften Erdgas.

Chemische Zusammensetzung
Der Hauptbestandteil von Erdgas ist Methan (CH4) – bis zu 98 %. Erdgas kann auch schwerere Kohlenwasserstoffe enthalten:
* Ethan (C2H6),
* Propan (C3H8),
* Butan (C4H10)
- Methan-Homologe sowie andere Nicht-Kohlenwasserstoff-Substanzen:
* Wasserstoff (H2),
* Schwefelwasserstoff (H2S),
* Kohlendioxid (CO2),
* Stickstoff (N2),
* Helium (He).

Erdgas ist farb- und geruchlos.

Um ein Leck anhand des Geruchs zu erkennen, wird dem Gas eine kleine Menge Mercaptane zugesetzt, die einen starken unangenehmen Geruch haben.

Welche Vorteile hat Erdgas gegenüber anderen Kraftstoffarten?

1. vereinfachte Extraktion (erfordert kein künstliches Pumpen)

2. gebrauchsfertig ohne Zwischenverarbeitung (Destillation)

Transport sowohl im gasförmigen als auch im flüssigen Zustand.

4. minimale Emissionen Schadstoffe bei der Verbrennung.

5. Bequemlichkeit der Zufuhr von Kraftstoff in einem bereits gasförmigen Zustand während seiner Verbrennung (geringere Kosten für die Ausrüstung, die diese Art von Kraftstoff verwendet)

Die Reserven sind umfangreicher als bei anderen Kraftstoffen (geringerer Marktwert).

7. Verwendung in größeren Sektoren der Volkswirtschaft als andere Kraftstoffarten.

eine ausreichende Menge in den Tiefen Russlands.

9. Die Emissionen des Kraftstoffs selbst bei Unfällen sind weniger giftig für die Umwelt.

10.Hohe Verbrennungstemperatur für den Einsatz in technologische Schemata Volkswirtschaft usw. usw.

Anwendung in der chemischen Industrie

Es wird zur Herstellung von Kunststoffen, Alkohol, Gummi und organischen Säuren verwendet. Nur mit Erdgas ist eine Synthese möglich Chemikalien Materialien, die in der Natur einfach nicht vorkommen, zum Beispiel Polyethylen.

Methan wird als Rohstoff für die Herstellung von Acetylen, Ammoniak, Methanol und Blausäure verwendet. Gleichzeitig ist Erdgas die wichtigste Rohstoffbasis für die Ammoniakproduktion. Fast drei Viertel des gesamten Ammoniaks werden zur Herstellung von Stickstoffdüngern verwendet.

Aus Ammoniak gewonnener Cyanwasserstoff dient zusammen mit Acetylen als Ausgangsrohstoff für die Herstellung verschiedener synthetischer Fasern. Aus Acetylen lassen sich verschiedene Bleche herstellen, die in der Industrie und im Alltag weit verbreitet sind.

Es wird auch zur Herstellung von Acetatseide verwendet.

Erdgas ist einer der besten Brennstoffe für den industriellen und häuslichen Bedarf. Sein Wert als Kraftstoff liegt auch darin, dass dieser mineralische Kraftstoff recht umweltfreundlich ist. Bei der Verbrennung entstehen im Vergleich zu anderen Brennstoffen deutlich weniger Schadstoffe.

Die wichtigsten Erdölprodukte

Während des Raffinierungsprozesses wird Erdöl zur Herstellung von Kraftstoffen (flüssig und gasförmig), Schmierölen und -fetten, Lösungsmitteln, einzelnen Kohlenwasserstoffen – Ethylen, Propylen, Methan, Acetylen, Benzol, Toluol, Xylo usw. sowie festen und halbfesten Gemischen verwendet aus Kohlenwasserstoffen (Paraffin, Vaseline, Ceresin), Erdölbitumen, Ruß (Ruß), Erdölsäuren und deren Derivaten.

Flüssiger Brennstoff, der bei der Ölraffinierung gewonnen wird, wird in Motorbrennstoff und Kesselbrennstoff unterteilt.

Zu den gasförmigen Brennstoffen gehören verflüssigte Kohlenwasserstoffbrenngase, die für kommunale Dienstleistungen verwendet werden. Dabei handelt es sich um Gemische aus Propan und Butan in unterschiedlichen Verhältnissen.

Schmieröle zur flüssigen Schmierung verschiedener Maschinen und Mechanismen werden je nach Anwendung in Industrie-, Turbinen-, Kompressor-, Getriebe-, Isolier- und Motoröle unterteilt.

Fette sind mit Seifen, festen Kohlenwasserstoffen und anderen Verdickungsmitteln verdickte Erdöle.

Einzelne Kohlenwasserstoffe, die bei der Verarbeitung von Öl und Erdölgasen gewonnen werden, dienen als Rohstoffe für die Herstellung von Polymeren und organischen Syntheseprodukten.

Die wichtigsten davon sind die begrenzenden Stoffe – Methan, Ethan, Propan, Butan; ungesättigt – Ethylen, Propylen; aromatisch – Benzol, Toluol, Xylole. Auch Produkte der Erdölraffinierung sind gesättigte Kohlenwasserstoffe mit hohem Molekulargewicht (C16 und höher) – Paraffine, Ceresine, die in der Parfümindustrie und als Verdickungsmittel für Fette verwendet werden.

Erdölbitumen, das durch Oxidation aus Schwerölrückständen gewonnen wird, wird im Straßenbau, zur Herstellung von Dachmaterialien, zur Herstellung von Asphaltlacken und Druckfarben usw. verwendet.

Eines der Hauptprodukte der Erdölraffinierung ist Treibstoff, zu dem auch Flug- und Motorenbenzin gehört.

Was sind die wichtigsten natürlichen Quellen für Kohlenwasserstoffe, die Sie kennen?

Natürliche Quellen für Kohlenwasserstoffe sind fossile Brennstoffe.

Die meisten organischen Stoffe werden aus natürlichen Quellen gewonnen. Bei der Synthese organischer Verbindungen werden Erd- und Begleitgase, Stein- und Braunkohle, Öl, Ölschiefer, Torf sowie Produkte tierischen und pflanzlichen Ursprungs als Rohstoffe verwendet.

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Antworten zu Absatz 19

1. Was sind die wichtigsten natürlichen Quellen für Kohlenwasserstoffe, die Sie kennen?
Öl, Erdgas, Schiefer, Kohle.

Wie ist die Zusammensetzung von Erdgas? Zeigen auf geografische Karte die wichtigsten Vorkommen: a) Erdgas; Kochen; c) Kohle.

3. Welche Vorteile hat Erdgas gegenüber anderen Kraftstoffarten? Für welche Zwecke wird Erdgas in der chemischen Industrie eingesetzt?
Erdgas ist im Vergleich zu anderen Kohlenwasserstoffquellen am einfachsten zu produzieren, zu transportieren und zu verarbeiten.

In der chemischen Industrie wird Erdgas als Quelle für niedermolekulare Kohlenwasserstoffe verwendet.

4. Schreiben Sie die Reaktionsgleichungen für die Herstellung von: a) Acetylen aus Methan; b) Chloroprenkautschuk aus Acetylen; c) Tetrachlorkohlenstoff aus Methan.

5. Wie unterscheiden sich Erdölbegleitgase von Erdgas?
Begleitgase sind in Öl gelöste flüchtige Kohlenwasserstoffe.

Ihre Isolierung erfolgt durch Destillation. Im Gegensatz zu Erdgas kann es in jedem Stadium der Ölfeldentwicklung isoliert werden.

6. Beschreiben Sie die wichtigsten Produkte, die aus Erdölbegleitgasen gewonnen werden.
Hauptprodukte: Methan, Ethan, Propan, n-Butan, Pentan, Isobutan, Isopentan, n-Hexan, n-Heptan, Hexan und Heptan-Isomere.

Nennen Sie die wichtigsten Erdölprodukte, geben Sie deren Zusammensetzung und Einsatzgebiete an.

8. Welche Schmieröle werden in der Produktion verwendet?
Motorenöle, Getriebe-, Industrie-, Schmier- und Kühlemulsionen für Zerspanungsmaschinen usw.

Wie wird Öl destilliert?

10. Was ist Erdölcracken? Schreiben Sie eine Gleichung für die Reaktionen der Kohlenwasserstoffspaltung Und in diesem Prozess.

Warum ist es möglich, bei der Direktdestillation von Öl nicht mehr als 20 % Benzin zu gewinnen?
Denn der Gehalt an Benzinanteilen im Öl ist begrenzt.

12. Wie unterscheidet sich thermisches Cracken vom katalytischen Cracken? Geben Sie die Eigenschaften von Benzinen für das thermische und katalytische Cracken an.
Beim thermischen Cracken ist es notwendig, die reagierenden Stoffe auf hohe Temperaturen zu erhitzen; beim katalytischen Cracken verringert die Einführung eines Katalysators die Aktivierungsenergie der Reaktion, wodurch die Reaktionstemperatur deutlich gesenkt werden kann.

Wie kann man Crackbenzin praktisch von rein destilliertem Benzin unterscheiden?
Crack-Benzin hat im Vergleich zu rein destilliertem Benzin eine höhere Oktanzahl, d. h. ist detonationsbeständiger und wird für den Einsatz in Verbrennungsmotoren empfohlen.

14. Was ist Ölaromatisierung? Schreiben Sie Reaktionsgleichungen, die diesen Prozess erklären.

Welche Hauptprodukte werden aus Kokskohle gewonnen?
Naphthalin, Anthracen, Phenanthren, Phenole und Kohleöle.

16. Wie wird Koks gewonnen und wo wird es verwendet?
Koks ist ein festes, poröses, graues Produkt, das aus Kokosnusskohle bei Temperaturen von 950–1100 °C ohne Sauerstoff gewonnen wird.

Es wird zum Schmelzen von Gusseisen als rauchfreier Brennstoff und Reduktionsmittel verwendet Eisenerz, Sprengmittel für Chargenmaterialien.

17. Was sind die wichtigsten erhaltenen Produkte:
a) aus Kohlenteer; b) aus Teerwasser; c) aus Kokereigas? Wo werden sie verwendet? Welche organischen Stoffe können aus Kokereigas gewonnen werden?
a) Benzol, Toluol, Naphthalin – chemische Industrie
b) Ammoniak, Phenole, organische Säuren – chemische Industrie
c) Wasserstoff, Methan, Ethylen – Kraftstoff.

Denken Sie an alle wichtigen Methoden zur Herstellung aromatischer Kohlenwasserstoffe. Was sind die Unterschiede zwischen den Methoden zur Herstellung aromatischer Kohlenwasserstoffe aus den Produkten von Kokskohle und Öl? Schreiben Sie die Gleichungen für die entsprechenden Reaktionen.
Sie unterscheiden sich in den Produktionsmethoden: Die Primärölraffination basiert auf den unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften verschiedener Fraktionen, die Verkokung ausschließlich auf chemische Eigenschaften Kohle.

Erklären Sie, wie im Zuge der Lösung der Energieprobleme im Land die Art und Weise der Verarbeitung und Nutzung natürlicher Kohlenwasserstoffressourcen verbessert wird.
Suche nach neuen Energiequellen, Optimierung von Ölproduktions- und Raffinierungsprozessen, Entwicklung neuer Katalysatoren zur Senkung der Kosten der gesamten Produktion usw.

20. Wie sind die Aussichten für die Herstellung flüssiger Brennstoffe aus Kohle?
In Zukunft ist die Herstellung flüssiger Brennstoffe aus Kohle möglich, sofern die Produktionskosten gesenkt werden.

Aufgabe 1.

Es ist bekannt, dass das Gas enthält Volumenanteile 0,9 Methan, 0,05 Ethan, 0,03 Propan, 0,02 Stickstoff. Welches Luftvolumen wird unter normalen Bedingungen benötigt, um 1 m3 dieses Gases zu verbrennen?

Aufgabe 2.

Welches Luftvolumen (Anzahl) wird benötigt, um 1 kg Heptan zu verbrennen?

Aufgabe 3. Berechnen Sie, welches Volumen (in l) und welche Masse (in kg) Kohlenmonoxid (IV) bei der Verbrennung von 5 Mol Oktan (Nr.) entsteht.

Die Hauptquellen für Kohlenwasserstoffe auf unserem Planeten sind Erdgas, Öl Und Kohle. Die stabilsten Kohlenwasserstoffe, gesättigte und aromatische, haben Millionen von Jahren im Erdinneren überdauert.

Erdgas besteht hauptsächlich aus Methan mit Beimischungen anderer gasförmiger Alkane, Stickstoff, Kohlendioxid und einigen anderen Gasen; Kohle enthält hauptsächlich polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe.

Öl enthält im Gegensatz zu Erdgas und Kohle eine ganze Reihe von Bestandteilen:

Im Öl sind auch andere Stoffe enthalten: heteroatomare organische Verbindungen (enthalten Schwefel, Stickstoff, Sauerstoff und andere Elemente), Wasser mit darin gelösten Salzen, feste Partikel anderer Gesteine ​​und andere Verunreinigungen.

Interessant zu wissen! Kohlenwasserstoffe kommen auch im Weltraum vor, auch auf anderen Planeten.

Beispielsweise macht Methan einen erheblichen Teil der Uranus-Atmosphäre aus und ist für seine durch ein Teleskop beobachtete helltürkise Farbe verantwortlich. Die Atmosphäre von Titan, dem größten Saturnmond, besteht hauptsächlich aus Stickstoff, enthält aber auch die Kohlenwasserstoffe Methan, Ethan, Propan, Ethylen, Propin, Butadiin und deren Derivate; Manchmal regnet es dort Methan und Kohlenwasserstoffflüsse fließen in Kohlenwasserstoffseen auf der Oberfläche von Titan.

Das Vorhandensein ungesättigter Kohlenwasserstoffe sowie gesättigter und molekularer Wasserstoffe ist auf die Wirkung der Sonnenstrahlung zurückzuführen.

Mendeleev besitzt den Satz: „Öl zu verbrennen ist dasselbe wie einen Ofen mit Banknoten zu erhitzen.“ Dank der Entstehung und Entwicklung von Ölraffinierungstechnologien entwickelte es sich im 20. Jahrhundert von einem gewöhnlichen Brennstoff zu einem der wertvollsten Rohstoffquelle für die chemische Industrie.

Erdölprodukte werden derzeit in fast allen Industriezweigen eingesetzt.

Primärölraffinierung ist Vorbereitung, das heißt, Reinigung von Öl von anorganischen Verunreinigungen und darin gelöstem Erdölgas, und Destillation, das heißt, physische Unterteilung in Fraktionen je nach Siedepunkt:

Aus dem nach der Öldestillation bei Atmosphärendruck verbleibenden Heizöl werden unter Vakuumeinfluss hochmolekulare Bestandteile abgetrennt, die zur Verarbeitung zu Mineralölen, Kraftstoffen und anderen Produkten geeignet sind, und der Rest – Teer- zur Herstellung von Bitumen verwendet.

Bei der Sekundärölraffinierung werden einzelne Fraktionen einer Veredelung unterzogen chemische Umwandlungen.

Dies sind Cracken, Reformieren, Isomerisieren und viele andere Verfahren, die die Gewinnung ungesättigter und aromatischer Kohlenwasserstoffe, verzweigter Alkane und anderer wertvoller Erdölprodukte ermöglichen. Ein Teil davon wird für die Herstellung hochwertiger Kraftstoffe und verschiedener Lösungsmittel verwendet, ein anderer Teil dient als Rohstoff für die Herstellung neuer organischer Verbindungen und Materialien für verschiedenste Industriezweige.

Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Kohlenwasserstoffreserven in der Natur viel langsamer wieder aufgefüllt werden, als die Menschheit sie verbraucht, und dass der Prozess der Raffinierung und Verbrennung von Erdölprodukten selbst zu starken Abweichungen im chemischen Gleichgewicht der Natur führt.

Natürlich wird die Natur früher oder später das Gleichgewicht wiederherstellen, aber das kann passieren ernsthafte Probleme für eine Person. Deshalb ist es notwendig Neue Technologie um die Verwendung von Kohlenwasserstoffen als Kraftstoff in Zukunft zu vermeiden.

Um solche globalen Probleme zu lösen, ist es notwendig Entwicklung der Grundlagenwissenschaft und ein tiefes Verständnis der Welt um uns herum.

Verbindungen, die nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen bestehen.

Kohlenwasserstoffe werden in zyklische (carbozyklische Verbindungen) und azyklische Verbindungen unterteilt.

Zyklisch (carbozyklisch) sind Verbindungen, die einen oder mehrere Zyklen enthalten, die nur aus Kohlenstoffatomen bestehen (im Gegensatz zu heterozyklischen Verbindungen, die Heteroatome enthalten – Stickstoff, Schwefel, Sauerstoff usw.). Carbocyclische Verbindungen wiederum werden in aromatische und nichtaromatische (alicyclische) Verbindungen unterteilt.

Azyklische Kohlenwasserstoffe umfassen organische Verbindungen, deren Kohlenstoffgerüstmoleküle offene Ketten sind.

Diese Ketten können aus Einfachbindungen (Alkanen) bestehen, eine Doppelbindung (Alkene), zwei oder mehr Doppelbindungen (Diene oder Polyene) oder eine Dreifachbindung (Alkine) enthalten.

Wie Sie wissen, sind Kohlenstoffketten Teil der meisten organischen Stoffe. Daher ist die Untersuchung von Kohlenwasserstoffen von besonderer Bedeutung, da diese Verbindungen die strukturelle Grundlage für andere Klassen organischer Verbindungen bilden.

Darüber hinaus sind Kohlenwasserstoffe, insbesondere Alkane, die wichtigsten natürlichen Quellen organischer Verbindungen und die Grundlage der wichtigsten Industrie- und Laborsynthesen (Schema 1).

Sie wissen bereits, dass Kohlenwasserstoffe der wichtigste Rohstoff für die chemische Industrie sind. Kohlenwasserstoffe wiederum sind in der Natur weit verbreitet und können aus verschiedenen natürlichen Quellen isoliert werden: Öl, Erdöl- und Erdgasbegleitöl, Kohle. Schauen wir sie uns genauer an.

Öl- eine natürliche komplexe Mischung aus Kohlenwasserstoffen, hauptsächlich Alkanen mit linearer und verzweigter Struktur, die 5 bis 50 Kohlenstoffatome in Molekülen enthalten, mit anderen organischen Substanzen. Seine Zusammensetzung hängt maßgeblich vom Ort seiner Gewinnung (Lagerstätte) ab; neben Alkanen kann es auch Cycloalkane und aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten.

Gasförmige und feste Bestandteile des Öls werden in seinen flüssigen Bestandteilen gelöst, was seinen Aggregatzustand bestimmt. Öl ist eine ölige Flüssigkeit von dunkler (braun bis schwarzer) Farbe mit charakteristischem Geruch, die in Wasser unlöslich ist. Seine Dichte ist geringer als die von Wasser. Wenn Öl in das Wasser gelangt, breitet es sich daher über die Oberfläche aus und verhindert so die Auflösung von Sauerstoff und anderen Luftgasen im Wasser. Es ist offensichtlich, dass Öl, wenn es in natürliche Gewässer gelangt, zum Tod von Mikroorganismen und Tieren führt, was zu Umweltkatastrophen und sogar Katastrophen führt. Es gibt Bakterien, die Ölbestandteile als Nahrung nutzen und sie in harmlose Produkte ihrer lebenswichtigen Aktivität umwandeln können. Es ist klar, dass die Verwendung von Kulturen dieser Bakterien die umweltfreundlichste und vielversprechendste Möglichkeit ist, die Umweltverschmutzung durch Öl während seiner Produktion, seines Transports und seiner Raffinierung zu bekämpfen.

In der Natur füllen Öl und Erdölbegleitgas, auf die weiter unten eingegangen wird, die Hohlräume im Erdinneren. Als Gemisch aus verschiedenen Stoffen hat Öl keinen konstanten Siedepunkt. Es ist klar, dass jeder seiner Bestandteile in der Mischung seine individuellen physikalischen Eigenschaften behält, was eine Trennung des Öls in seine Bestandteile ermöglicht. Dazu wird es von mechanischen Verunreinigungen und schwefelhaltigen Verbindungen gereinigt und einer sogenannten fraktionierten Destillation oder Rektifikation unterzogen.

Die fraktionierte Destillation ist eine physikalische Methode zur Trennung einer Mischung aus Komponenten mit unterschiedlichen Siedepunkten.

Die Destillation erfolgt in speziellen Anlagen – Destillationskolonnen, in denen Zyklen der Kondensation und Verdampfung der im Öl enthaltenen flüssigen Stoffe wiederholt werden (Abb. 9).

Die beim Sieden eines Stoffgemisches entstehenden Dämpfe werden mit einer niedriger siedenden (also bei niedrigerer Temperatur) Komponente angereichert. Diese Dämpfe werden gesammelt, kondensiert (unter den Siedepunkt abgekühlt) und wieder zum Sieden gebracht. Dabei entstehen Dämpfe, die noch stärker mit einem niedrigsiedenden Stoff angereichert sind. Durch mehrmaliges Wiederholen dieser Zyklen ist es möglich, eine nahezu vollständige Trennung der im Gemisch enthaltenen Stoffe zu erreichen.

Die Destillationskolonne erhält Öl, das in einem Röhrenofen auf eine Temperatur von 320–350 °C erhitzt wird. Die Destillationskolonne verfügt über horizontale Trennwände mit Löchern – die sogenannten Böden, auf denen die Kondensation von Ölfraktionen erfolgt. Leichtsiedende Fraktionen sammeln sich auf den höheren und hochsiedende Fraktionen auf den niedrigeren.

Bei der Rektifikation wird das Öl in folgende Fraktionen aufgeteilt:

Rektifikationsgase sind eine Mischung niedermolekularer Kohlenwasserstoffe, hauptsächlich Propan und Butan, mit einem Siedepunkt von bis zu 40 °C;

Benzinfraktion (Benzin) – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C 5 H 12 bis C 11 H 24 (Siedepunkt 40–200 ° C); bei einer feineren Trennung dieser Fraktion erhält man Benzin (Petrolether, 40–70 °C) und Benzin (70–120 °C);

Naphtha-Fraktion – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C8H18 bis C14H30 (Siedepunkt 150–250 °C);

Kerosinfraktion – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C12H26 bis C18H38 (Siedepunkt 180–300 °C);

Dieselkraftstoff – Kohlenwasserstoffe mit einer Zusammensetzung von C13H28 bis C19H36 (Siedepunkt 200–350 °C).

Der Rest der Öldestillation ist Heizöl- enthält Kohlenwasserstoffe mit der Anzahl der Kohlenstoffatome von 18 bis 50. Durch Destillation unter vermindertem Druck werden aus Heizöl Dieselöl (C18H28-C25H52), Schmieröle (C28H58-C38H78), Vaseline und Paraffin gewonnen – niedrig schmelzende Gemische aus festen Kohlenwasserstoffen. Der feste Rückstand aus der Destillation von Heizöl – Teer und die Produkte seiner Verarbeitung – Bitumen und Asphalt – werden zur Herstellung von Straßenbelägen verwendet.

Die bei der Ölrektifikation gewonnenen Produkte werden einer chemischen Verarbeitung unterzogen, die eine Reihe komplexer Prozesse umfasst. Eine davon ist das Cracken von Erdölprodukten. Sie wissen bereits, dass Heizöl unter vermindertem Druck in seine Bestandteile zerlegt wird. Dies erklärt sich dadurch, dass sich seine Bestandteile bei Atmosphärendruck zu zersetzen beginnen, bevor sie den Siedepunkt erreichen. Dies ist genau die Grundlage des Crackens.

Knacken - thermische Zersetzung von Erdölprodukten, die zur Bildung von Kohlenwasserstoffen mit einer geringeren Anzahl von Kohlenstoffatomen im Molekül führt.

Es gibt verschiedene Arten des Crackens: thermisches Cracken, katalytisches Cracken, Hochdruckcracken und Reduktionscracken.

Beim thermischen Cracken werden Kohlenwasserstoffmoleküle mit einer langen Kohlenstoffkette unter dem Einfluss hoher Temperaturen (470–550 ° C) in kürzere gespalten. Bei dieser Spaltung entstehen neben Alkanen auch Alkene.

Im Allgemeinen kann diese Reaktion wie folgt geschrieben werden:

C n H 2n+2 -> C n-k H 2(n-k)+2 + C k H 2k
Alkan Alkan Alken
mit langer Kette

Die entstehenden Kohlenwasserstoffe können erneut gecrackt werden, um Alkane und Alkene mit einer noch kürzeren Kette von Kohlenstoffatomen im Molekül zu bilden:

Beim herkömmlichen thermischen Cracken entstehen viele gasförmige Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht, die als Rohstoffe für die Herstellung von Alkoholen, Carbonsäuren und Verbindungen mit hohem Molekulargewicht (z. B. Polyethylen) verwendet werden können.

Katalytische Zersetzung erfolgt in Gegenwart von Katalysatoren, die natürliche Alumosilikate der Zusammensetzung RA1203" T8Iu2- verwenden.

Das Cracken unter Verwendung von Katalysatoren führt zur Bildung von Kohlenwasserstoffen mit einer verzweigten oder geschlossenen Kette von Kohlenstoffatomen im Molekül. Der Gehalt an Kohlenwasserstoffen dieser Struktur im Kraftstoff erhöht dessen Qualität erheblich, vor allem die Detonationsfestigkeit – die Oktanzahl von Benzin.

Das Cracken von Erdölprodukten erfolgt bei hohen Temperaturen, daher bilden sich oft Kohlenstoffablagerungen (Ruß), die die Oberfläche des Katalysators verunreinigen, was seine Aktivität stark verringert.

Die Reinigung der Oberfläche des Katalysators von Kohlenstoffablagerungen – seine Regeneration – ist die Hauptvoraussetzung praktische Anwendung katalytische Zersetzung. Der einfachste und kostengünstigste Weg, einen Katalysator zu regenerieren, ist das Rösten, bei dem Kohlenstoffablagerungen mit Luftsauerstoff oxidiert werden. Gasförmige Oxidationsprodukte (hauptsächlich Kohlendioxid und Schwefeldioxid) werden von der Oberfläche des Katalysators entfernt.

Das katalytische Cracken ist ein heterogener Prozess, an dem feste (Katalysator) und gasförmige (Kohlenwasserstoffdampf) Stoffe beteiligt sind. Es liegt auf der Hand, dass die Katalysatorregeneration – die Wechselwirkung von festem Ruß mit Luftsauerstoff – ebenfalls ein heterogener Prozess ist.

Heterogene Reaktionen(Gas – Feststoff) fließen schneller, wenn die Oberfläche des Feststoffs zunimmt. Dazu wird der Katalysator zerkleinert und seine Regeneration und Spaltung der Kohlenwasserstoffe erfolgt in einem „Fließbett“, wie Sie es aus der Schwefelsäureproduktion kennen.

Das Crack-Ausgangsmaterial, beispielsweise Gasöl, gelangt in einen konischen Reaktor. Der untere Teil des Reaktors hat einen kleineren Durchmesser, sodass die Durchflussrate des Rohmaterialdampfs sehr hoch ist. Das sich mit hoher Geschwindigkeit bewegende Gas fängt die Katalysatorpartikel ein und transportiert sie in den oberen Teil des Reaktors, wo aufgrund einer Vergrößerung seines Durchmessers die Strömungsgeschwindigkeit abnimmt. Unter dem Einfluss der Schwerkraft fallen Katalysatorpartikel in den unteren, engeren Teil des Reaktors und werden von dort wieder nach oben getragen. Somit ist jedes Katalysatorkorn in ständiger Bewegung und wird von allen Seiten von einem gasförmigen Reagens umspült.

Einige Katalysatorkörner gelangen in den äußeren, breiteren Teil des Reaktors und fallen, ohne auf den Widerstand des Gasstroms zu stoßen, in den unteren Teil, wo sie vom Gasstrom aufgenommen und in den Regenerator transportiert werden. Dort wird im „Fließbett“-Modus der Katalysator befeuert und in den Reaktor zurückgeführt.

Somit zirkuliert der Katalysator zwischen dem Reaktor und dem Regenerator und gasförmige Crack- und Röstprodukte werden aus ihnen entfernt.

Der Einsatz von Crackkatalysatoren ermöglicht eine leichte Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit, eine Senkung der Temperatur und eine Verbesserung der Qualität der Crackprodukte.

Die resultierenden Kohlenwasserstoffe der Benzinfraktion weisen überwiegend eine lineare Struktur auf, was zu einer geringen Detonationsfestigkeit des resultierenden Benzins führt.

Wir werden uns später mit dem Konzept der „Klopffestigkeit“ befassen und zunächst nur feststellen, dass Kohlenwasserstoffe mit Molekülen mit verzweigter Struktur eine deutlich höhere Detonationsfestigkeit aufweisen. Durch Zugabe von Isomerisierungskatalysatoren zum System ist es möglich, den Anteil isomerer verzweigter Kohlenwasserstoffe im beim Cracken entstehenden Gemisch zu erhöhen.

Ölfelder enthalten in der Regel große Ansammlungen von sogenanntem Erdölbegleitgas, das sich oberhalb des Öls in der Erdkruste ansammelt und unter dem Druck des darüber liegenden Gesteins teilweise darin gelöst wird. Erdölbegleitgas ist wie Erdöl eine wertvolle natürliche Quelle für Kohlenwasserstoffe. Es enthält hauptsächlich Alkane, deren Moleküle 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten. Es ist offensichtlich, dass die Zusammensetzung von Erdölbegleitgas viel schlechter ist als die von Öl. Dennoch wird es auch in großem Umfang sowohl als Brennstoff als auch als Rohstoff für die chemische Industrie verwendet. Noch vor wenigen Jahrzehnten wurde in den meisten Ölfeldern Erdölbegleitgas als nutzlose Ergänzung zum Öl verbrannt. Derzeit wird beispielsweise in Surgut, dem reichsten Ölvorkommen Russlands, der billigste Strom der Welt mit Erdölbegleitgas als Brennstoff erzeugt.

Wie bereits erwähnt, weist Erdölbegleitgas im Vergleich zu Erdgas eine reichere Zusammensetzung an verschiedenen Kohlenwasserstoffen auf. Wenn wir sie in Brüche aufteilen, erhalten wir:

Gasbenzin ist ein leicht flüchtiges Gemisch, das hauptsächlich aus Lenthan und Hexan besteht;

Ein Propan-Butan-Gemisch, das, wie der Name schon sagt, aus Propan und Butan besteht und bei Druckerhöhung leicht in einen flüssigen Zustand übergeht;

Trockengas ist eine Mischung, die hauptsächlich Methan und Ethan enthält.

Benzin ist ein Gemisch aus flüchtigen Bestandteilen mit geringem Molekulargewicht und verdampft auch bei niedrigen Temperaturen gut. Dies ermöglicht die Verwendung von Gasbenzin als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren im Hohen Norden und als Zusatz zum Kraftstoff, was das Starten von Motoren bei winterlichen Bedingungen erleichtert.

Als Haushaltsbrennstoff (die bekannten Gasflaschen auf Ihrer Datscha) und zum Befüllen von Feuerzeugen wird ein Propan-Butan-Gemisch in Form von Flüssiggas verwendet. Die schrittweise Umstellung des Straßenverkehrs auf Flüssiggas ist eine der wichtigsten Möglichkeiten, die globale Kraftstoffkrise zu überwinden und Umweltprobleme zu lösen.

Auch trockenes Gas, das in seiner Zusammensetzung dem Erdgas ähnelt, wird häufig als Brennstoff verwendet.

Allerdings ist die Verwendung von Erdölbegleitgas und seinen Bestandteilen als Brennstoff bei weitem nicht die erfolgversprechendste Art der Nutzung.

Wesentlich effizienter ist es, die Bestandteile des Erdölbegleitgases als Rohstoffe für die chemische Produktion zu nutzen. Aus den Alkanen, aus denen Erdölbegleitgas besteht, werden Wasserstoff, Acetylen, ungesättigte und aromatische Kohlenwasserstoffe sowie deren Derivate gewonnen.

Gasförmige Kohlenwasserstoffe können nicht nur Öl in der Erdkruste begleiten, sondern auch eigenständige Ansammlungen bilden – Erdgaslagerstätten.

Erdgas - eine Mischung gasförmiger gesättigter Kohlenwasserstoffe mit niedrigem Molekulargewicht. Der Hauptbestandteil von Erdgas ist Methan, dessen Anteil je nach Einsatzgebiet zwischen 75 und 99 Vol.-% liegt. Erdgas umfasst neben Methan auch Ethan, Propan, Butan und Isobutan sowie Stickstoff und Kohlendioxid.

Erdgas wird wie Erdöl sowohl als Brennstoff als auch als Rohstoff für die Herstellung einer Vielzahl organischer und anorganischer Stoffe verwendet. Sie wissen bereits, dass aus Methan, dem Hauptbestandteil von Erdgas, Wasserstoff, Acetylen und Methylalkohol, Formaldehyd und Ameisensäure sowie viele andere organische Stoffe gewonnen werden. Erdgas wird als Brennstoff in Kraftwerken, in Kesselanlagen zur Warmwasserbereitung von Wohn- und Industriegebäuden, in der Hochofen- und Herdfeuerindustrie eingesetzt. Indem Sie ein Streichholz anzünden und das Gas im Küchengasherd eines Stadthauses anzünden, „lösen“ Sie eine Kettenreaktion der Oxidation von Alkanen aus, aus denen Erdgas besteht. Neben Erdöl, Erdöl und Erdölbegleitgasen ist Kohle eine natürliche Quelle für Kohlenwasserstoffe. 0n bildet dicke Schichten im Erdinneren, seine nachgewiesenen Reserven übersteigen die Ölreserven deutlich. Kohle enthält wie Öl eine große Menge verschiedener organischer Stoffe. Es enthält neben organischen Stoffen auch anorganische Stoffe, wie Wasser, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und natürlich Kohlenstoff selbst – Kohle. Eine der Hauptmethoden zur Verarbeitung von Kohle ist die Verkokung – Kalzinierung ohne Luftzugang. Durch die Verkokung, die bei einer Temperatur von etwa 1000 °C erfolgt, entstehen:

Koksofengas, das Wasserstoff, Methan, Kohlendioxid und Kohlendioxid, Beimischungen von Ammoniak, Stickstoff und anderen Gasen enthält;
Kohlenteer, der mehrere Hundert Mal so viele organische Substanzen enthält, darunter Benzol und seine Homologen, Phenol und aromatische Alkohole, Naphthalin und verschiedene heterozyklische Verbindungen;
Suprasin oder Ammoniakwasser, das, wie der Name schon sagt, gelöstes Ammoniak sowie Phenol, Schwefelwasserstoff und andere Substanzen enthält;
Koks ist ein fester Rückstand aus der Verkokung, nahezu reiner Kohlenstoff.

Es wird Cola verwendet bei der Herstellung von Eisen und Stahl, Ammoniak – bei der Herstellung von Stickstoff und kombinierten Düngemitteln, und die Bedeutung organischer Kokereiprodukte kann kaum überschätzt werden.

Somit sind Erdöl und Erdgas sowie Kohle nicht nur die wertvollsten Kohlenwasserstoffquellen, sondern auch Teil eines einzigartigen Vorrats unersetzlicher natürlicher Ressourcen, deren sorgfältiger und vernünftiger Umgang eine notwendige Voraussetzung für die fortschreitende Entwicklung der menschlichen Gesellschaft ist.

1. Listen Sie die wichtigsten natürlichen Kohlenwasserstoffquellen auf. Welche organischen Stoffe sind jeweils enthalten? Was haben ihre Kompositionen gemeinsam?

2. Beschreiben Sie die physikalischen Eigenschaften von Öl. Warum hat es keinen konstanten Siedepunkt?

3. Fassen Sie Medienberichte zusammen, beschreiben Sie die durch Öllecks verursachten Umweltkatastrophen und Möglichkeiten zur Bewältigung ihrer Folgen.

4. Was ist Berichtigung? Worauf basiert dieser Prozess? Nennen Sie die Fraktionen, die bei der Ölrektifikation anfallen. Wie unterscheiden sie sich voneinander?

5. Was ist Knacken? Geben Sie Gleichungen für drei Reaktionen an, die dem Cracken von Erdölprodukten entsprechen.

6. Welche Crackarten kennen Sie? Was haben diese Prozesse gemeinsam? Wie unterscheiden sie sich voneinander? Was ist der grundlegende Unterschied zwischen verschiedenen Arten von Crackprodukten?

7. Warum trägt Erdölbegleitgas diesen Namen? Was sind seine Hauptbestandteile und ihre Verwendung?

8. Wie unterscheidet sich Erdgas von Erdölbegleitgas? Was haben ihre Kompositionen gemeinsam? Geben Sie die Verbrennungsreaktionsgleichungen für alle Ihnen bekannten Bestandteile des Erdölbegleitgases an.

9. Geben Sie Reaktionsgleichungen an, mit denen Benzol aus Erdgas gewonnen werden kann. Geben Sie die Bedingungen für diese Reaktionen an.

10. Was ist Verkoken? Was sind seine Produkte und ihre Zusammensetzung? Geben Sie Reaktionsgleichungen an, die für die Ihnen bekannten Produkte der Kohleverkokung charakteristisch sind.

11. Erklären Sie, warum die Verbrennung von Öl, Kohle und damit verbundenem Erdölgas bei weitem nicht die rationalste Art ist, sie zu nutzen.

Staatshaushalt Bildungseinrichtung

weiterführende Schule Nr. 225 des Bezirks Admiralteysky in St. Petersburg

ABSTRAKT

IN CHEMIE

Kohlenwasserstoffe und ihre natürlichen Quellen

Chemielehrer:

Woronajew Iwan Gennadijewitsch

Grad

Sankt Petersburg

2018

Einführung

Kohlenwasserstoffe sind organische Verbindungen bestehend aus C- (Kohlenstoff) und H- (Wasserstoff) Atomen – gasförmig, flüssig und fest, je nach Molekulargewicht und chemischer Struktur.

Der Zweck der Zusammenfassung besteht darin, organische Verbindungen zu betrachten, in welche Gruppen sie eingeteilt werden, wo sie vorkommen und welche Möglichkeit der Verwendung von Kohlenwasserstoffen besteht.

Relevanz des Themas: Die organische Chemie ist eine der am schnellsten wachsenden chemischen Disziplinen, die das menschliche Leben umfassend beeinflusst. Es ist bekannt, dass die Zahl der organischen Verbindungen zu groß ist und einigen Quellen zufolge etwa 18 Millionen beträgt.

1. Klassifizierung von Kohlenwasserstoffen

Eine große Gruppe von Kohlenwasserstoffen wird in aliphatische und aromatische unterteilt. Aliphatische wiederum werden in zwei Untergruppen unterteilt: - gesättigt oder limitierend; - ungesättigt oder ungesättigt. In gesättigten Kohlenwasserstoffen werden alle Wertigkeiten des Kohlenstoffs zur Verbindung mit benachbarten Kohlenstoffatomen und zur Verbindung mit Wasserstoffatomen genutzt. Ungesättigte Kohlenwasserstoffe sind solche, deren Moleküle Kohlenstoffatome enthalten, die durch Doppel- oder Dreifachbindungen verbunden sind. Die Klassifizierung der Kohlenwasserstoffe ist in Tabelle 1 systematisiert.

Tabelle 1

Allgemeine Eigenschaften von Kohlenwasserstoffen

Alkane - Dies sind azyklische Kohlenwasserstoffe mit linearer oder verzweigter Struktur, in deren Molekülen die Kohlenstoffatome einfach miteinander verbunden sind - Verbindungen. Alkane bilden eine homologe Reihe mit der allgemeinen Formel C N H 2n+2 , wobei n die Anzahl der Kohlenstoffatome ist.

Bild 1. Strukturformel von Methan

Alkene – azyklische ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit linearer oder verzweigter Struktur, in deren Molekül sich eine Doppelbindung zwischen den Atomen befindetKohlenstoff. Allgemeine FormelC N H 2n .

Figur 2. Strukturformel von Ethylen

Alkine - ungesättigte azyklische Kohlenwasserstoffe mit einer Dreifachbindung C≡C. Homologe Reihe von Acetylen. Allgemeine FormelC N H 2n–2 . Isomerie des Kohlenstoffgerüsts, Isomerie der Position der Dreifachbindung, Interklassen- und Raumisomerie sind möglich. Die typischsten Reaktionen sind Addition und Verbrennung.

Figur 3. Strukturformel von Acetylen

Alcadiene - ungesättigte azyklische Kohlenwasserstoffe mit zwei C=C-Doppelbindungen. Homologe Reihe von Dienkohlenwasserstoffen. Allgemeine FormelC N H 2n–2 . Mögliche Isomerie des Kohlenstoffgerüsts, Isomerie der Position der Doppelbindung, Interklassen- und cis-trans-Isomerie. Am typischsten sind Additionsreaktionen.

Figur 4. Strukturformel von Butadien-1,3

Cycloalkane - gesättigte carbozyklische Kohlenwasserstoffe mit einzelnen C-C-Bindungen. Homologe Reihe von Polymethylenen. Allgemeine FormelC N H 2n. Isomerie des Kohlenstoffgerüsts, räumlich, klassenübergreifend, ist möglich. Für Cycloalkane mit n = 3–4 sind Additionsreaktionen mit Ringöffnung am typischsten.

Abbildung 5. Strukturformel von Cyclopropan

1. Bildung von Kohlenwasserstoffen. Anwendungsgebiet

Die Haupttheorie zur Entstehung von Kohlenwasserstoffen ist der Zerfall pflanzlicher Organismen und tierischer Überreste.

Kohlenwasserstoffe werden als Brennstoff und als Ausgangsprodukte für die Synthese verschiedener Stoffe verwendet. Die Hauptquellen für Kohlenwasserstoffe sind Erdgas und Erdöl.

Die Zusammensetzung von Erdgas besteht hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen mit niedrigem Molekulargewicht aus Methan CH 4 zu Butan C 4 H 10 . Erdöl enthält eine Vielzahl von Kohlenwasserstoffen, die ein höheres Molekulargewicht haben als Kohlenwasserstoffe, die in Erdgasen vorkommen, wie zflüssige AlkaneMIT 5 N 12 - MIT 16 N 34 , machen den Großteil der flüssigen Ölfraktionen und festen Alkane der Zusammensetzung ausMIT 17 N 36 - MIT 53 N 108 und mehr, die in Schwerölfraktionen und festen Paraffinen enthalten sind.

Kohlenwasserstoffe, insbesondere zyklische, werden auch durch Trockendestillation von Kohle und Ölschiefer gewonnen.

Bei einer Vielzahl von Produkten, die Kohlenwasserstoffe enthalten, und den Bedingungen, unter denen sie sich immer wieder bilden können, können Kohlenwasserstoffe in nahezu allen Branchen eine Gefahr für den Arbeitsplatz darstellen:

bei der Gewinnung natürlicher flüssiger und gasförmiger Brennstoffe (Gas-, Ölindustrie);

bei der Verarbeitung von Öl und daraus gewonnenen Produkten (Ölraffinerie und petrochemische Industrie);

bei der Verwendung von Produkten der thermischen Verarbeitung von Stein- und Braunkohle, Schiefer, Torf, Öl für verschiedene Zwecke (als Treibstoff für Flugzeuge, Autos, Traktoren);

als Lösungsmittel in vielen Industrien, als Mineralöle.

Kohlenwasserstoffe können als wirken Haushaltsgifte:

beim Rauchen von Tabak (Polyaromaten, wie Naphthalin C 10 H 8 Pyren C 16 H 10);

als Lösungsmittel im Alltag (z. B. beim Reinigen von Kleidung);

bei versehentlicher Vergiftung, vor allem von Kindern, mit flüssigen Kohlenwasserstoffgemischen (Benzin, Kerosin).

Kohlenwasserstoffe mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen pro Molekül (CH 4, C 2 H 2, C 3 H 8, C 4 H 10, C 5 H 12 ) und bei normaler Temperatur und normalem Druck gasförmige Stoffe sind, können in beliebiger Konzentration in der Luft enthalten sein und in manchen Fällen zu Sauerstoffmangel in der Luft (z. B. Anreicherung von CH4 in Kohlebergwerken) und zu Explosionen führen.

Gesättigte Kohlenwasserstoffe enthält 6 bis 9 Kohlenstoffatome pro Molekül (C 6 H 14, C 7 H 16, Oktan C8 H 18, C 9 H 20 ), - flüssige Stoffe, aus denen Benzin und Kerosin bestehen. Sie werden häufig als Lösungs- und Verdünnungsmittel für Klebstoffe, Lacke, Farben sowie Entfettungsmittel verwendet und können hohe Dampfkonzentrationen erzeugen Produktionsgelände(Gummi, Farben und Lacke, Maschinenbau und andere Branchen).

Schwere Kohlenwasserstoffe mit 10 oder mehr Kohlenstoffatomen im Molekül (Erdöl und Mineralöle, Paraffine, Naphthalin, Phenanthren, Anthracen, Bitumen) zeichnen sich durch eine geringe Flüchtigkeit aus, verursachen jedoch bei chronischer Einwirkung auf Haut und Schleimhäute bestimmte Läsionen und haben eine allgemeine toxische Wirkung. Bei der Arbeit mit kühlenden Schmierflüssigkeiten, zum Beispiel Fresol und auf ihrer Basis hergestellten Emulsolen und Emulsionen (Metallschneiden), kann sich eine Ölfollikulitis entwickeln ( entzündlicher Prozess eitriger Natur).

Abschluss

Berücksichtigt werden die Hauptklassen der Kohlenwasserstoffe. Vorkommen in Art und Anwendungsgebiet.

Kohlenwasserstoffe werden in der Industrie häufig verwendet. Hauptanwendung:

Als Brennstoff;

Zur Synthese von Kunststoffen, Gummi, Gummi, synthetischen Fasern, Farben, Düngemitteln, Farbstoffen;

Zur Herstellung von Arzneimitteln, Hygieneartikeln, Kosmetika;

Zur Herstellung von Waschmitteln;

Für die Produktion Lebensmittelzusatzstoffe und Lebensmittelprodukte.

Referenzliste

Paffengolts K.N. Geologisches Wörterbuch. – M.: Nedra, 1978. T.2.– 456 S.

Terney A. Moderne organische Chemie. – M.: Mir, 1981. T.1-2. – 678 Sek., 651 Sek.

Netzwerk elektronisches Lehrbuch zur organischen Chemie, http://cnit.ssau.ru/organics/chem2/

Natürliche Quelle für Kohlenwasserstoffe	Seine Hauptmerkmale
Öl	Ein Mehrkomponentengemisch, das hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen besteht. Kohlenwasserstoffe werden hauptsächlich durch Alkane, Cycloalkane und Arene repräsentiert.
Erdölbegleitgas	Als Nebenprodukt der Erdölförderung entsteht ein Gemisch, das fast ausschließlich aus Alkanen mit einer langen Kohlenstoffkette von 1 bis 6 Kohlenstoffatomen besteht, daher der Ursprung des Namens. Es gibt eine solche Tendenz: Je niedriger das Molekulargewicht des Alkans, desto prozentualer ist sein Gehalt in der assoziierten Substanz Ölbenzin höher.
Erdgas	Eine Mischung, die überwiegend aus Alkanen mit niedrigem Molekulargewicht besteht. Der Hauptbestandteil von Erdgas ist Methan. Sein Anteil kann je nach Gasfeld zwischen 75 und 99 % liegen. An zweiter Stelle in Bezug auf die Konzentration steht mit großem Abstand Ethan, Propan enthält noch weniger usw. Grundlegender Unterschied Der Unterschied zwischen Erdgas und Erdölbegleitgas besteht darin, dass der Anteil an Propan und isomeren Butanen im Erdölbegleitgas deutlich höher ist.
Kohle	Ein Mehrkomponentengemisch aus verschiedenen Verbindungen von Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel. Kohle enthält zudem einen erheblichen Anteil an anorganischen Stoffen, deren Anteil deutlich höher ist als im Erdöl.

Öl-Raffination

Öl ist ein Mehrkomponentengemisch aus verschiedenen Stoffen, hauptsächlich Kohlenwasserstoffen. Diese Komponenten unterscheiden sich hinsichtlich der Siedepunkte voneinander. Wenn Sie also Öl erhitzen, verdampfen zuerst die am leichtesten siedenden Bestandteile und dann die Verbindungen mit höher siedenden Stoffen hohe Temperatur kochen usw. Basierend auf diesem Phänomen primäre Ölraffinierung , bestehend aus Destillation (Berichtigung) Öl Dieser Prozess wird als primär bezeichnet, da davon ausgegangen wird, dass bei seinem Ablauf keine chemischen Stoffumwandlungen stattfinden und das Öl lediglich in Fraktionen mit unterschiedlichen Siedepunkten aufgeteilt wird. Unten ist ein schematisches Diagramm einer Destillationskolonne mit kurze Beschreibung Der Destillationsprozess selbst:

Vor dem Rektifikationsprozess wird das Öl auf besondere Weise aufbereitet, nämlich durch die Entfernung von Wasserverunreinigungen mit darin gelösten Salzen und von festen mechanischen Verunreinigungen. Das so hergestellte Öl gelangt in einen Rohrofen, wo es auf eine hohe Temperatur (320–350 °C) erhitzt wird. Nach dem Erhitzen in einem Rohrofen gelangt das Hochtemperaturöl in den unteren Teil der Destillationskolonne, wo einzelne Fraktionen verdampfen und ihre Dämpfe in der Destillationskolonne nach oben steigen. Je höher der Abschnitt der Destillationskolonne ist, desto niedriger ist ihre Temperatur. Somit werden folgende Brüche in unterschiedlichen Höhen ausgewählt:

1) Destillationsgase (die ganz oben in der Kolonne ausgewählt werden und deren Siedepunkt daher 40 °C nicht überschreitet);

2) Benzinfraktion (Siedepunkt 35 bis 200 °C);

3) Naphtha-Fraktion (Siedepunkt 150 bis 250 °C);

4) Kerosinfraktion (Siedepunkt von 190 bis 300 °C);

5) Dieselfraktion (Siedepunkt 200 bis 300 °C);

6) Heizöl (Siedepunkt über 350 °C).

Es ist zu beachten, dass die bei der Ölrektifikation freigesetzten Mittelfraktionen nicht den Standards der Kraftstoffqualität entsprechen. Darüber hinaus entsteht bei der Öldestillation eine beträchtliche Menge Heizöl – bei weitem nicht das beliebteste Produkt. In diesem Zusammenhang besteht die Aufgabe nach der Primärölraffinierung darin, die Ausbeute an teureren, insbesondere Benzinfraktionen zu steigern und die Qualität dieser Fraktionen zu verbessern. Diese Probleme werden durch verschiedene Verfahren gelöst Öl-Raffination , zum Beispiel, wie knacken Undreformieren .

Es ist zu beachten, dass die Anzahl der beim Ölrecycling eingesetzten Prozesse viel größer ist und wir nur einige der wichtigsten ansprechen. Lassen Sie uns nun herausfinden, was die Bedeutung dieser Prozesse ist.

Cracken (thermisch oder katalytisch)

Dieser Prozess soll die Ausbeute der Benzinfraktion erhöhen. Zu diesem Zweck werden schwere Fraktionen, beispielsweise Heizöl, einer starken Erhitzung ausgesetzt, meist in Gegenwart eines Katalysators. Durch diesen Effekt werden die langkettigen Moleküle, aus denen die schweren Fraktionen bestehen, zerrissen und es entstehen Kohlenwasserstoffe mit niedrigerem Molekulargewicht. Tatsächlich führt dies zu einer zusätzlichen Ausbeute einer Benzinfraktion, die wertvoller ist als das ursprüngliche Heizöl. Die chemische Essenz dieses Prozesses spiegelt sich in der Gleichung wider:

Reformieren

Durch dieses Verfahren wird die Aufgabe gelöst, die Qualität der Benzinfraktion zu verbessern, insbesondere deren Klopffestigkeit (Oktanzahl) zu erhöhen. Diese Eigenschaft von Benzin wird an Tankstellen angezeigt (92., 95., 98. Benzin usw.).

Durch den Reformierungsprozess erhöht sich der Anteil aromatischer Kohlenwasserstoffe in der Benzinfraktion, die neben anderen Kohlenwasserstoffen zu den höchsten Oktanzahlen zählen. Diese Erhöhung des Anteils aromatischer Kohlenwasserstoffe wird hauptsächlich durch Dehydrocyclisierungsreaktionen während des Reformierungsprozesses erreicht. Zum Beispiel, wenn die Heizung stark genug ist N-Hexan wird in Gegenwart eines Platinkatalysators in Benzol und n-Heptan auf ähnliche Weise in Toluol umgewandelt:

Kohleverarbeitung

Die Hauptmethode der Kohleverarbeitung ist Verkokung . Verkokung von Kohle ist ein Prozess, bei dem Kohle ohne Luftzugang erhitzt wird. Durch diese Erhitzung werden aus der Kohle vier Hauptprodukte isoliert:

1) Cola

Eine feste Substanz, die fast aus reinem Kohlenstoff besteht.

2) Kohlenteer

Enthält eine große Anzahl verschiedener überwiegend aromatischer Verbindungen, wie Benzol, seine Homologen, Phenole, aromatische Alkohole, Naphthalin, Naphthalin-Homologe usw.;

3) Ammoniakwasser

Trotz ihres Namens enthält diese Fraktion neben Ammoniak und Wasser auch Phenol, Schwefelwasserstoff und einige andere Verbindungen.

4) Koksgas

Die Hauptbestandteile von Kokereigas sind Wasserstoff, Methan, Kohlendioxid, Stickstoff, Ethylen usw.