34. Источники и применение углеводородов

Изменено: 22.04.2015 Posted on

Углеводороды в природе встречаются как газ, нефть и угли, применяемые как жидкое и твердое топливо.

Природный газ— г.о. метан СН(с примесью С2-4) — образуется при разложении органики в болотах и рудниках, дешевое топливо (55МДж/м3).

Попутные газы — растворенные в нефти гомологи С2-4, сжижаемые, в баллонах, как топливо.

Нефть — маслянистая темная жидкость, н.р.- смесь алканов, циклоалканов, аренов, растворенных газов и твердых, до 10% — кислородных, сернистых и азотистых соединений и солей, примесей — разного состава. Основное сырье и энергоноситель ХХ века.   

Переработка нефти: первичная — перегонка— разделение по Ткип(­с Сn). Основные фракции — бензин (С5-11, Ткип=40-200о), петролейный эфир (С5-7, 20-100о) и лигроин (С7-10,100-200о), керосин (С10-18,150-300о), газойль — солярка (>C18,>300о), в остатке — мазут (десятки С) — перегоняют в смазочные масла, вазелин, парафин (С26-30), нелетучий остаток — гудрон (пек, асфальт).   Вторичная переработка нефти — с изменением структуры углеводородов:

Крекинг — расщепление их цепи (алкан → алкан+алкен). Термический крекинг при 500о дает дополнительный бензин, выше 750о— алкены, этилен.

Каталитический крекинг — с изомеризацией — дает разветвленные углеводороды, как изооктан, авиационный бензин.

Реформинг — означает “облагораживание” бензинов с дегидрированием и ароматизацией (→ бензол, толуол, в.33). Газы крекинга — сырье химпрома.

Уголь— также источник углеводородов. Коксование его (при 1000о) дает кокс, коксовый газ (H2, СН4), аммиак для удобрений и каменноугольную смолу, дающую ароматические соединения — бензол, фенол, пиридин (в.37, 44) и их гомологи, битум и гудрон.

Применение углеводородов —как топлива: бензин — для ДВС, автомашин и авиации, лигроин — дизелей, керосин и солярка- реактивных, тракторов. Смазочные масла, вазелин применяются в технике и медицине, парафин — для свечей, гуталина, пропитки древесины, кислот, гудрон — для асфальта, покрытий. Как химическое сырье — для получения пластмасс и синтетических волокон, жиров, спиртов и кислот, СМС, ВВ, водорода и сажи, каучука и резины.

Октановое число бензина — выражает устойчивость к детонации — самовоспламенению до искры (двигатель стучит, “стреляет”), уменьшающим мощность. Чем выше ОЧ, тем лучше. За 0 принято ОЧ н-гептана, за 100 — разветвленного изооктана (2,2,4-триметилпентана). ОЧ 76 практически равно ОЧ смеси 76% изооктана и 24% гептана (ОЧ больше 100 имеют метилбензолы (124-180) и другие, используемые как добавки газы, этанол, йод, бораны, тетраэтилсвинец Pb(С2Н5)4— яд, запрещен, но остается, в.17).

   *Примечание: Основное топливо (прежде твердое — дрова и уголь) жидкое-нефть и газ. Важна химическая переработка их в более ценные продукты (по Менделееву, топить можно и ассигнациями!). В РБ НПЗ построены в Мозыре и Новополоцке (ПО “Нафтан”, “Полимир”). Синтетические углеводороды типа нефти и бензина получаются из СО, Н2— из газа, на катализаторах Фишера-Тропша, пока дороже обычных. Запасы нефти и газа накапливаются при разложении органики под землей и при бурении давление выбрасывает их по скважине, остатки — насосами, труднее (в РБ у Речицы). Газ удобнее транспортировать по трубопроводам (дешевле электропередачи), наибольшие запасы мира — в РФ (Газпром). Обеспечение энергией хозяйства требует импорта энергоносителей из добывающих их. РБ ввозит 90% их из РФ, 20 млрд.мгаза и 18 млн.т нефти в год, тратя миллиарды долларов, а РФ, как добывающие страны, 80% доходов получают за счет вывоза ресурсов, нефти и газа.

Опасность загрязнения окружающей cреды нефтью и продуктами ее переработки.

Транспорт миллиардов тонн нефти в год с авариями танкеров и трубопроводов часто приводит к загрязнению среды и экологическим катастрофам. Разлив, пленка нефти лишает кислорода и влечет смерть всего живого. Возможна биоочистка и биомасса за счет потребляющих и нефть микробов. Метанобактерии используют и С1-соединения кроме СО(для остальных ядовитые), окисляя или восстанавливая до метана. Растения вырабатывают углеводороды — этилен (фитогормон) и изопреноиды (С5Н8)каучук, терпены — скипидар хвойных, воск и эфирные масла, используемые в косметике; стероиды и каротиноиды, провитамин А С40Н64 (в.29, 31).

Продукты сгорания топлива, выхлопные газы автотранспорта являются основными источниками загрязнения атмосферы, ядовитых газов СО, оксидов азота и канцерогенов. Для уменьшения вреда используются катализаторы (дожигания) Pt, Pd, и все более жесткие стандарты чистоты (Евро-1-3), недостижимые для старых автомобилей. Работа двигателя с выхлопом СО в замкнутых помещениях, гаражах недопустима, часто влечет смерть!

Контрольные вопросы (с вариантами ответа):

1а Источником органических соединений в природе не является 1- природный газ 2- нефть 3- древесный уголь          4- земля.

2а Большее октановое число будет иметь 1- гептан 2- октан 3- изооктан 4- толуол.

3а Наибольшая доля (%) углерода в 1- СН4  2- С10Н22  3- С2Н4  4- С6Н5СН3.

4а При крекинге С10Н22  получится С5Н10  и 1- алкан 2- алкен 3- алкин 4- бензол.

5а Непредельные углеводороды получаются преимущественно при 1- коксовании 2- первичной переработке нефти      3- термическом крекинге 4- каталитическом крекинге.

6а Раствор КМпО4обесцвечивают 1- природный газ 2- попутные газы 3- газовый бензин 4- бензин крекинга.

7a Лабораторный способ получения этена — разложение 1- нефти 2- этана 3- полиэтилена 4- метилового спират.

8а При плотности по водороду 10 в газовой смеси, полученной дегидрированием этана, объем этилена (% всего)      1- 10  2- 28  3- 33  4- 50.

9а Для нагрева 1 лводы от 20оС до кипения потребуется газа (л) с теплотой сгорания 55 МДж/м3около 1- 0,1  2- 1  3- 6      4- 60.

10а Объем углекислого газа при сжигании всего потребляемого РБ — 18 млрд.мприродного газа в год составит        (млрд.м3) около 1- 9  2- 18  3- 36  4- 90.

В организмах более распространены кислородсодержащие соединения с различными группами и функциями (-ОН,-СНО, -СООН и многофункциональные). Они могут получаться из углеводородов и, как и те, связаны реакциями дегидрирования-окисления между собой (в.35 — 48).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *