Перегонка нефти химия егэ

Природные источники углеводородов

В природе углеводороды встречаются в виде нефти, природного газа, каменного угля.

Нефть — маслянистая жидкость от светло-бурого до черного цвета с характерным запахом природного происхождения, состоящая из смеси различных углеводородов.

Природный газ — бесцветный газ, состоящий из смеси различных углеводородов (преимущественно из метана).

Каменный уголь — твердое горючее полезное ископаемое, которое имеет сложный состав.

Состав нефти

В зависимости от месторождения нефть имеет различный состав. В неё могут входить: алканы, циклоалканы, ароматические углеводороды.

Фракции нефти

  1. Фракция, собираемая от 40 до 200°С — фракция бензинов — содержит углеводороды от С6Н12 до С11Н24.
  2. Лигроиновая фракция, собираемая в пределах от 150 до 250 °С, содержит углеводороды от С8Н18 до С14Н30.
  3. Керосиновая фракция включает углеводороды от С12Н26 до С18Н38 с температурой кипения от 180 до 300°С.
  4. В следующей фракции получают газойль (выше 275°С) — дизельное топливо.
  5. Остаток после перегонки нефти – мазут – содержит углеводороды с большим числом атомов углерода (до многих десятков) в молекуле. После отгонки остается гудрон. Его применяют в дорожном строительстве.

Перегонка нефти

Перегонка – это разделение нефти на отдельные фракции по температуре кипения.

Перегонка нефти осуществляется в ректификационной колонне.

В печи нефть нагревается до 320-350 °С и поступает в ректификационную колонну.

Внутри она имеет горизонтальные перегородки с отверстиями, так называемые тарелки.

Пары нефти подаются в колонну и поднимаются вверх, при этом постепенно охлаждаются и сжижаются.

Менее летучие углеводороды конденсируются внизу, образуя газойлевую фракцию.

Выше собирается керосин, а затем — лигроин. Наиболее летучие углеводороды выходят в виде паров из колонны и сжижаются, образуя бензин.

Главный недостаток перегонки нефти — малый выход бензина (не более 20%).

Крекинг нефтепродуктов

Крекинг —  расщепление углеводородов с длинной цепью на углеводороды с меньшей относительной молекулярной массой.

Такой процесс называется крекингом (по англ. crack – расщеплять). Промышленный метод крекинга был изобретен русским инженером В. Г. Шуховым в 1891 г.

Процесс крекинга происходит с разрывом углеродных цепей и образованием более простых предельных и непредельных углеводородов.

Например, при крекинге гексадекана образуются октан и октен:

C16H34 → C8H18 + C8H16

Образовавшиеся вещества могут разлагаться далее. При крекинге октана могут образоваться бутан и бутен:

C8H18 → C4H8 + C4H10

А при крекинге бутана образуются этан и этилен:

C4H10 → C2H4 + C2H6

Различают два основных вида крекинга:

Термический крекинг:

Расщепление углеводородов производится при высокой температуре (470—550°С) и давлении.

Бензин термического крекинга содержит много непредельных углеводородов и обладает большей детонационной стойкостью, чем бензин прямой перегонки. Он менее устойчив при хранении, так как непредельные углеводороды легко окисляются и полимеризуются. Поэтому к бензину термического крекинга добавляют антиокислители.

Каталитический крекинг:

Расщепление углеводородов происходит при несколько более низкой температуре (450- 500°С) с применением катализаторов (алюмосиликатов). Процесс происходит с большей скоростью, чем при термическом крекинге. Бензин каталитического крекинга более высокого качества, чем бензин термического крекинга, так как наряду с реакциями расщепления идет изомеризация и образуются разветвленные углеводороды, которые еще более повышают детонационную стойкость бензина. В бензине каталитического крекинга непредельных углеводородов содержится меньше, и поэтому он более устойчив при хранении.

Ароматизация нефти

Превращение предельных углеводородов и циклоалканов нефти в ароматические углеводороды. Также ароматизацию называют риформингом.

Так как в нефти содержатся также производные циклогексана, например, метилциклогексан, то из него при этих же условиях образуется метилбензол (толуол):

При этих же условиях н-гексан тоже превращается в бензол:

Переработка каменного угля

Каменный уголь подвергают коксованию. Это нагревание без доступа воздуха при температуре 1000-1400оС. При коксовании образуется кокс (почти чистый углерод), коксовый газ (состоит преимущественно из водорода и метана), аммиак, деготь, ароматические углеводорода и др.

4.2.3. Природные источники углеводородов, их переработка.

Природный источник углеводородов
Его основные характеристики
Нефть

Многокомпонентная смесь, состоящая преимущественно из углеводородов. Углеводороды представлены в основном алканами, циклоалканами и аренами.

Попутный нефтяной газ

Смесь, состоящая практически только из алканов с длинной углеродной цепью от 1 до 6-ти углеродных атомов, образуется попутно при добыче нефти, отсюда и происхождение названия. Имеет место такая тенденция: чем меньше молекулярная масса алкана, тем его процентное содержание в попутном нефтяном газе выше.

Природный газ

Смесь, состоящая преимущественно из низкомолекулярных алканов. Основной компонент природного газа — метан. Его процентное содержание в зависимости от месторождения газа может быть от 75 до 99%. На втором месте по концентрации с большим отрывом — этан, еще меньше содержится пропана и т.д.

Принципиальное отличие природного газа от попутного нефтяного заключается в том, что в попутном нефтяном газе намного выше доля пропана и  изомерных бутанов.

Каменный уголь

Многокомпонентная смесь различных соединений углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Также в состав каменного угля входит значительное количество неорганических веществ, доля которых существенно выше, чем в нефти.

Переработка нефти

Нефть представляет собой многокомпонентную смесь различных веществ преимущественно углеводородов. Данные компоненты  отличаются друг от друга по температурам кипения. В связи с этим, если нагревать нефть, то сначала из нее будут улетучиваться наиболее легкокипящие компоненты, затем соединения с более высокой температурой кипения и т.д. На данном явлении основана первичная переработка нефти, заключающаяся в перегонке (ректификации) нефти. Данный процесс называют первичным, поскольку предполагается, что при его протекании не происходят химические превращения веществ, а нефть лишь разделяется на фракции с различными температурами кипения. Ниже представлена принципиальная схема ректификационной колонны с кратким описанием самого процесса перегонки:

схема ректификации (перегонки) нефти

Перед процессом ректификации нефть специальным образом подготавливают, а именно, избавляют от примесной воды с растворенными в ней солями и от твердых механических примесей. Подготовленная таким образом нефть поступает в трубчатую печь, где нагревается до высокой температуры (320-350 оС). После нагревания в трубчатой печи нефть, обладающая высокой температурой, поступает в нижнюю часть ректификационной колонны, где происходит испарение отдельных фракций и подъем их паров вверх по ректификационной колонне. Чем выше находится участок ректификационной колонны, тем его температура ниже. Таким образом, на разной высоте отбирают следующие фракции:

1) ректификационные газы (отбирают в самой верхней части колонны, в связи с чем их температура кипения не превышает 40 оС);

2) бензиновая фракция (температуры кипения от 35 до 200 оС);

3) лигроиновая фракция (температуры кипения от 150 до 250 оС);

4) керосиновая фракция (температуры кипения от 190 до 300 оС);

5) дизельную фракцию (температуры кипения от 200 до 300 оС);

6) мазут (температуры кипения более 350 оС).

Следует отметить, что средние фракции, выделяемые при ректификации нефти, не удовлетворяют стандартам, предъявляемым к качествам топлив. Кроме того, в результате перегонки нефти образуется немалое количество мазута — далеко не самого востребованного продукта. В связи с этим после первичной переработки нефти стоит задача повышения выхода более дорогих, в частности, бензиновых фракций, а также повышения качества этих фракций. Эти задачи решаются с применением различных процессов вторичной переработки нефти, например, таких как крекинг и риформинг.

Следует отметить, что количество процессов, используемых при вторичной переработке нефти, значительно больше, и мы затрагиваем лишь одни из основных. Давайте теперь разберемся, в чем же заключается смысл этих процессов.

Крекинг (термический или каталитический)

Данный процесс предназначен для повышения выхода бензиновой фракции. Для этой цели тяжелые фракции, например, мазут подвергают сильному нагреванию чаще всего в присутствии катализатора. В результате такого воздействия длинноцепочечные молекулы, входящие в состав тяжелых фракций, рвутся и образуются углеводороды с меньшей молекулярной массой. Фактически это приводит к дополнительному выходу более ценной, чем исходный мазут, бензиновой фракции. Химическую суть данного процесса отражает уравнение:

4.2.3. Природные источники углеводородов, их переработка.

Риформинг

Данный процесс выполняет задачу улучшения качества бензиновой фракции, в частности повышения ее детонационной устойчивости (октанового числа). Именно эта характеристика бензинов указывается на бензозаправках (92-й, 95-й, 98-й бензин и т.д.).

В результате процесса риформинга повышается доля ароматических углеводородов в бензиновой фракции, имеющих среди прочих углеводородов одни из самых высоких октановых чисел. Достигается такое увеличение доли ароматических углеводородов в основном в результате протекания при процессе риформинга реакций дегидроциклизации. Например, при достаточно сильном нагревании н-гексана в присутствии платинового катализатора он превращается в бензол, а н-гептан аналогичным образом — в толуол:

4.2.3. Природные источники углеводородов, их переработка.

Переработка каменного угля

Основным способом переработки каменного угля является коксование. Коксованием угля называют процесс, при котором уголь нагревают без доступа воздуха. При этом в результате такого нагревания из угля выделяют четыре основных продукта:

1) Кокс 

Твердая субстанция, представляющая собой практически чистый углерод.

2) Каменноугольная смола

Содержит большое количество разнообразных преимущественно ароматических соединений, таких как бензол его гомологи, фенолы, ароматические спирты, нафталин, гомологи нафталина и т.д.;

3) Аммиачная вода

Несмотря на свое название данная фракция, помимо аммиака и воды, содержит также фенол, сероводород и некоторые другие соединения.

4) Коксовый газ

Основными компонентами коксового газа являются водород, метан, углекислый газ, азот, этилен и т.д.

  • Курс

Меня зовут Быстрицкая Вера Васильевна.
Я репетитор по Химии

[[pictureof]]

Вам нужны консультации по Химии по Skype?
Если да, подайте заявку. Стоимость договорная.
Чтобы закрыть это окно, нажмите «Нет».

      ПРИРОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДОВ

ВАЖНЕЙШИЕ ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДОВ

1. Природный газ: Россия, Алжир, Иран, США

2. Нефть: Россия, Саудовская Аравия, Кувейт, Иран, Азербайджан

3. Попутный нефтяной газ

4. Каменный уголь

ПРИРОДНЫЙ ГАЗ

смесь газообразных углеводородов различного происхождения, заполняющие поры и пустоты горных пород, рассеянных в почве

Состав: 98%СН4, 2% — С2Н6, С3Н8, С4Н10, N2, CO2, H2, H2S

Применение:

2. Химическое сырье на  10% (сажа, водород, ацетилен, растворители)


ПОПУТНЫЙ НЕФТЯНОЙ ГАЗ
— «шапка» над нефтью»

Смесь углеводородов сопутствующие нефти и выделяющиеся при её добыче

Состав: 30-40% — СН4   7,5%  — С2Н6,    21,8% — С3Н8,   20,5% -С4Н10                        
Примеси — N2,CO2, Н2О,Н2S 

Раньше сжигали, сейчас улавливают и используют:

2. Химическое сырье  — получают: пластмассы, каучуки, сухой газ, пропан- бутановую смесь, газовый бензин

НЕФТЬ — маслянистая горючая жидкость темного цвета, легче воды, имеет специфический запах,  не растворяется в воде,  не имеет определенной температуры кипения

Сложная смесь углеводородов (150)– алканов, циклоалканов, аренов линейного и разветвленного строения

Физические: ректификация

Химические: алкилирование, крекинг, ароматизация

Происхождение: горная порода осадочного происхождения (каменноугольный период)

Состав: сложная смесь ВМС,  С, Н2,  N2, O2 ,S

Коксование (пиролиз) – разложение веществ без доступа кислорода при высокой температуре


ПРОДУКТЫ:

Кокс:   Чистый уголь С

Коксовый газ:  СН4,  N2, CO2, CO, Н2, NН3

Каменноугольная смола: C6H6 и его гомологи, C6H5OH, гетероциклические соединения

NH4OH, C6H5OH, H2S

  • фракционная перегонка
  • термический крекинг
  • каталитический крекинг
  • риформинг
  • гидрокрекинг
  • другие процессы

ФРАКЦИОННАЯ ПЕРЕГОНКА НЕФТИ (РЕКТИФИКАЦИЯ НЕФТИ)

Физический способ разделения смеси компонентов с различными температурами кипения.

Перегонка осуществляется в особых установках – ректификационных колоннах.

Ректификация – разделение многокомпонентных жидких смесей на отдельные компоненты.

В них поступающая нефть нагревается примерно до 320° С, и разогретые продукты подаются на промежуточные уровни.

В колонне может быть от 30 до 60 расположенных с определенным интервалом поддонов и желобов, на которых и конденсируются продукты перегонки.

Фракция – часть сыпучего или кускового твердого материала либо жидкой смеси, выделенная по определенному признаку.

Фракции переработки нефти:

  • Газовая 
  • Бензин
  • Лигроин
  • Керосин
  • Дизельное топливо
  • Мазут

Самая ценная вторая фракции

КРЕКИНГ

Непрямая переработка нефти- процесс расщепления нефтепродуктов на углеводороды с меньшим числом атомов С

ВИДЫ КРЕКИНГА

1. ТЕРМИЧЕСКИЙ:  расщепление молекул углеводородов на алканы и алкены нормального строения

Условия:  t=450-5500С, р=2-7 МПА

Продукты крекинга: сырье для получения спиртов, карбоновых кислот, ВМС

Недостаток : бензин малопригоден для использования в качестве моторного топлива, т.к. быстро осмоляется, за счет непредельных углеводородов

2. КАТАЛИТИЧЕСКИЙ – расщепление молекул углеводородов на алканы и алкены разветвленного строения

Условия: t=450-5000С,  каt. nAl2O3* mSiO2

Продукты крекинга: углеводороды разветвленного строения(сырье для химической промышленности.

Бензин обладает высоким качеством – с большим октановым числом и детонационной стойкостью.


3. ГИДРОКРЕКИНГ
—  процесс превращения парообразной нефти в  бензин и реактивное топливо под  действием водорода при высоком давлении, повышенной температуре и наличии катализатора (на основе вольфрама, никеля или платины).

«Гидроочистка» — гидрирование дистиллятов при невысоких требованиях к выходам продукции, главным образом для удаления серы из сырья.

ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ КРЕКИНГЕ

1. АРОМАТИЗАЦИЯПиролиз нефти, риформинг,  «облагораживание бензина»

Непрямая химическая переработка бензиновых  и лигроиновых  фракций при t =500-5400С, каt., p c целью получения высокооктановых бензинов.

Результат: Алканы → циклоалканы→  ароматические (повышение октанового числа бензина)

АЛКИЛИРОВАНИЕ

Процесс введения в молекулы соединений радикалов CH3,  C2H5

Используется для получения высокооктанового топлива, ПАВ, инсектицидов, антиокислителей

КАЧЕСТВО БЕНЗИНА определяется детонационной устойчивостью. 

Количественным показателем качества бензина является октановое число.

АИ – 92 показывает, что данное горючие имеет такую же детонационную устойчивость, как смесь 92% изооктана и 8% н – гептана.

Для повышения октанового числа используют процесс РИФОРМИНГА низкосортных сортов бензина, который подвергают нагреванию в присутствии катализаторов (платины).

Экологические проблемы использования нефтепродуктов

1.Нефть загрязняет океан при аварийных ситуациях, возникающих на танкерах, разрывах морских трубопроводов, авариях на морских буровых.

2. Ежегодно в океан сливается 2.5 млн.т нефти.

3. Непосредственное отравление живых организмов с летальным исходом.

4. Негативные изменения в среде обитания.

Охрана окружающей среды   

1.Необходимо удалять из нефтепродуктов серу и азот, чтобы при сжигании топлива в атмосферу не попадали их оксиды.

2. Необходимо охранять среду от загрязнения отходами производства нефтью и нефтепродуктами.

3. Коксохимические производства обязательно должны быть оборудованы пылеуловителями.

При загрузке шихты и выдаче 1 т. угля выбрасывается 0,75кг. пыли, 0,55кг. сероводорода, 0,07кг. аммиака, 0,0004кг. цианидов, 0,13кг. фенола,0,16кг. аренов.

Нефть самый стойкий загрязнитель океанических вод. Ежегодно в моря и океаны попадает 6-10 млн. тонн нефти. Одна тонна нефти растекаясь образует на поверхности пятно площадью 12 км2.


            ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
                                     И ЕЕ ПОСЛЕДСТВИЯ

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ — загрязнение газообразными и жидкими химическими соединениями и отдельными элементами, а так же их твердыми фракциями.  

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ  АТМОСФЕРЫ

  • теплоэлектростанции
  • цементные заводы 
  • металлургические предприятия
  • отопления жилищ
  • работы транспорта
  • сжигания топлива для нужд промышленности
  • сжигания и переработки бытовых и  промышленных отходов

ПОСЛЕДСТВИЯ: 

Фотохимический туман (смог) 

Состав :озон, оксиды азота и серы,фотооксиданты .

  • наличие в атмосфере 
  • высокой концентрации оксидов азота;
  • углеводородов и других загрязнителей;
  • интенсивной солнечной радиации;
  • безветрие.

ПУТИ РЕШЕНИЯ: 

  • контроль за выбросами в атмосферу различных загрязняющих веществ;
  • сокращение количества единиц  транспорта;
  • выведение предприятий за пределы города;
  •  увеличение высоты труб;
  • установка фильтров на предприятиях.


ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ  ПРИРОДНЫХ ВОД

  • минеральные соли
  •  кислоты
  • щелочи
  •  глинистые частицы 
  • нефть
  • нефтепродукты
  • органические остатки
  • пестициды
  • тяжелые металлы: ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь

ПОСЛЕДСТВИЯ

  • происходит повышение температуры воды в  водоемах на 6-8°С; 
  • уменьшается растворимость кислорода; 
  • ухудшается водообмен между поверхностным и донным слоем. 

ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ  ПОЧВЫ

  • Пестициды
  • Кислотные дожди
  • Попадание сточных вод

ПОСЛЕДСТВИЯ

  • гибель полезных насекомых в почве; 
  •  гибель растений. 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

  • Проблема химического загрязнения среды- глобальная проблема человечества.
  • Химическое загрязнение затрагивает все сферы географической оболочки Земли.
  • Проблема химического загрязнения  требует всестороннего изучения и решения, а также участия всех стран мира( в реализации экологических программ).

Всего: 19    1–19

Добавить в вариант

Верны ли следующие утверждения о способах переработки и использования природного газа?

А.  Перед использованием природный газ разделяют на фракции.

Б.  Сжигание природного газа используют для получения тепла и электроэнергии.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба утверждения

4)  оба утверждения неверны


Верны ли следующие утверждения о нефти?

А. Нефть состоит преимущественно из предельных углеводородов.

Б. Переработкой нефти получают бензин, керосин, ароматические углеводороды.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4)  оба суждения неверны


Задания Д26 № 257

Основным природным источником бутана является

1)  попутный нефтяной газ

2)  нефть

3)  торф

4)  каменный уголь


Задания Д26 № 171

Верны ли следующие суждения о природном газе?

А.  Основными составляющими природного газа являются метан и ближайшие его гомологи.

Б.  Природный газ служит сырьём для получения ацетилена.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4)  оба суждения неверны

Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2013 по химии


Верны ли следующие суждения о природном газе?

А.  Основными составляющими природного газа являются метан и ближайшие его гомологи.

Б.  Природный газ служит сырьём для получения ацетилена.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4)  оба суждения неверны

Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2014 по химии


Верны ли следующие суждения о способах нефтепереработки?

А.  К методам вторичной нефтепереработки относят крекинг-процессы: термический и каталитический.

Б.  При каталитическом крекинге наряду с реакциями расщепления происходят реакции изомеризации предельных углеводородов.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4)  оба суждения неверны


Основной составной частью природного газа является

1)  ацетилен

2)  метан

3)  пропан

4)  бутан


Задания Д26 № 214

Основной составной частью природного газа является

1)  бензол

2)  метан

3)  этилен

4)  бутан


Задания Д26 № 601

Основным компонентом природного газа является

1)  этилен

2)  ацетилен

3)  бензол

4)  метан


Основной составной частью природного газа является

1)  ацетилен

2)  пропан

3)  метан

4)  этилен


Верны ли следующие утверждения о переработке нефти?

А.  Крекинг — химический процесс.

Б.  Разделение нефти на фракции — физический процесс.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба утверждения

4)  оба утверждения неверны


Задания Д26 № 558

Верны ли следующие суждения о способах нефтепереработки?

А.  К методам вторичной нефтепереработки относят крекинг-процессы: термический и каталитический.

Б.  При каталитическом крекинге образуются только предельные углеводороды.

1)  верно только А

2)  верно только Б

3)  верны оба суждения

4)  оба суждения неверны


Метан является основным компонентом

1)  нефти

2)  природного газа

3)  коксового газа

4)  синтез-газа


Задания Д26 № 859

Уравнение химической реакции

С$_20$Н$_42$ reactrarrow0pt1,5 cmscriptsize 550 градусовscriptsize С$_10$Н$_22$ плюс С$_10$Н$_20$

соответствует процессу

1)  перегонки

2)  риформинга

3)  дегидрирования

4)  крекинга


В основе крекинга лежат реакции

1)  изомеризации

2)  присоединения

3)  разложения

4)  обмена


Задания Д26 № 300

Крекинг нефтепродуктов осуществляется в целях получения

1)  бензина

2)  сложных эфиров

3)  метана

4)  мазута


Разделение нефти на фракции осуществляют в процессе

1)  перегонки

2)  крекинга

3)  риформинга

4)  коксования


Наиболее токсичны для живого организма ионы:

1)  меди

2)  натрия

3)  ртути

4)  магния

5)  калия

Запишите номера выбранных ответов.


Для организма человека наиболее токсичным являются каждый из двух ионов:

1)  K в степени п люс $ и Pb в квадрате в степени п люс $

2)  Na в степени п люс $ и Cu в квадрате в степени п люс $

3)  Cu в квадрате в степени п люс $ и Hg в квадрате в степени п люс $

4)  Ca в квадрате в степени п люс $ и Hg в квадрате в степени п люс $

Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ—2014 по химии

Всего: 19    1–19

Задания №26 ЕГЭ по Химии 2021(Часть 1). Полный разбор с объяснениями.

Задание №1:

Установите соответствие между аппаратом, который используется в химическом производстве, и процессом, происходящем в этом аппарате.

АППАРАТ:
А) печь кипящего слоя
Б) колонна синтеза
В) поглотительная башня

ПРОЦЕСС:
1) взаимодействие водорода и азота
2) окисление оксида азота(IV)
3) получение олеума
4) получение оксида серы(IV)

Решение:
Итак, рассмотрим первый пункт — печь для обжига в «кипящем слое».
Кипящий слой — это часть процесса производства серной кислоты, в которой совмещены твердая и жидкая фазы; при помощи этой технологии получают сернистый газ(SO2), ответ 4.
Колонна синтеза — это сложный аппарат, направленный на получение аммиака из водорода и азота, ответ 1.
Поглотительная башня используется при получении олеума(раствор SO3 в серной кислоте), ответ 3.

Задание №2:

Установите соответствие между осуществляемым в промышленности процессом и оборудованием, которое используется при получении серной кислоты.

ПРОЦЕСС:
А) получение сернистого газа
Б) получение олеума
В) получение оксида серы(VI)

ОБОРУДОВАНИЕ:
1) окислительная башня
2) печь «кипящего слоя»
3) контактный аппарат
4) поглотительная башня

Решение:
Получение сернистого газа сопровождается обжигом пирита(FeS) в печи «кипящего слоя», ответ 2.
Получение олеума происходит путем растворения оксида серы(SO3) в серной кислоте, сам процесс осуществляется в поглотительной башне, ответ 4.
Оксид серы(VI) получают в контактном аппарате с помощью каталитического окисления SO2, ответ 3.

Задание №3:

Установите соответствие между веществом и основной областью его применения.

ВЕЩЕСТВО:
А) стирол
Б) этиленгликоль
В) синтез-газ

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:
1) получение полиэфиров
2) производство маргарина
3) производство метанола
4) получение пластмасс

Решение:
Стирол(винилбензол) — это гомолог бензола, имеет формулу C6H5ꟷCH=CH2, за счет наличия кратной связи способен к реакциям полимеризации, в частности, в производстве пластмасс, ответ 4.
Этиленгликоль(1,2-этандиол) — это двухатомный спирт, который используется при получении полиэфиров, так как имеет две OH группы, которые потенциально могут вступать в реакцию поликонденсации с образованием полиэтилентерефталата (наши «любимые» пластиковые бутылки), ответ 1.
Синтез-газ(CO + H2) — довольно известная смесь угарного газа и водорода, используется при промышленном способе получения метилового спирта(метанола), ответ 3.

Задание №4:

Установите соответствие между веществом и способом его попадания в окружающую среду.

ВЕЩЕСТВО:
А) углекислый газ
Б) оксиды азота
В) гексахлоран

СПОСОБ ПОПАДАНИЯ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ:
1) сгорание углеводородного топлива
2) борьба с насекомыми
3) протравливание семян
4) сточные воды

Решение:
Углекислый газ и оксиды азота попадают в окружающую среду путем сгорания углеводородного топлива, А и Б ответ 1.
Гексахлоран используется в качестве инсектицида, ответ 2.

Задание №5:

Установите соответствие между названием процесса переработки нефти и его результатом.

НАЗВАНИЕ ПРОЦЕССА:
А) риформинг

Б) перегонка нефти

В) крекинг

РЕЗУЛЬТАТ:
1) разделение нефти на фракции
2) получение смазочных масел
3) увеличение количества легкокипящих фракций
4) получение ароматических углеводородов

Решение:
Риформинг — это процесс переработки алифатических углеводородов в ароматические(например, бензол), здесь подходит вариант 4.
Перегонка нефти приводит к разделению ее на фракции(лигроин, мазут, бензин), ответ 1.
Крекинг — это процесс высокотемпературного расщепления нефти с получением низкомолекулярных органических соединений, ответ 3.

Задание №6:

Установите соответствие между металлом и веществом, которое используется для получения этого металла в промышленности, или способом промышленного получения.

МЕТАЛЛ:
А) железо
Б) алюминий
В) натрий

ВЕЩЕСТВО /СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ:
1) красный железняк
2) электролиз раствора оксида в криолите
3) электролиз раствора поваренной соли
4) электролиз расплава поваренной соли

Решение:
Железо — в промышленности его получают из красного железняка, или гематита, который имеет формулу Fe2O3, ответ 1.
Алюминий можно получить электролизом Al2O3 в расплаве криолита, ответ 2.

Криолит, или гексафторалюминат натрия(Na3AlF6) — это необычный, редкий минерал, впервые обнаружен в Гренландии(отсюда название(криос — холод, литос — камень)), плавится при температуре 1012 С,
может растворять оксиды алюминия, что позволяет легко извлекать алюминий электролизом.

Натрий — для него здесь указано два возможных пункта, 3 и 4, однако, чистый Na можно получить только в РАСПЛАВЕ поваренной соли(NaCl), ответ 4.

Задание №7:

Установите соответствие между смесью веществ и способом разделения данной смеси.

СМЕСЬ ВЕЩЕСТВ:
А) вода и этиловый спирт
Б) вода и глина
В) вода и поташ

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ:
1) фильтрование
2) выпаривание
3) использование делительной воронки
4) перегонка

Решение:
Первая смесь — вода и этиловый спирт, она может быть разделена перегонкой, ответ 4.
Следующая смесь — вода и глина, здесь нужно использовать фильтрование, ответ 1.
Последний ряд веществ — вода и поташ; поташ имеет формулу K2CO3, как и все соли калия, она растворима, и отделить ее от воды можно путем выпаривания, ответ 2.

Задание №8:

Установите соответствие между веществом и областью его применения.

ВЕЩЕСТВО:
А) изопропилбензол
Б) этанол
В) триолеин

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:
1) получение полиэфиров
2) получение ацетона
3) производство маргарина
4) получение дивинила

Решение:
Первое вещество — изопропилбензол, или кумол, оно используется для получения ацетона, ответ 2.
Второе соединение — этанол, который имеет важное значение для получения дивинила, или бутадиена-1,3(это реакция Лебедева, проведенная в 1926 году, давшая начало производству синтетического каучука), ответ 4.
Последнее вещество в списке — триолеин, составной частью этого химического соединения является «олеин», что означает принадлежность к жирам, а соответственно, к получению маргарина, ответ 3.

Задание №9:

Установите соответствие между веществом и основной областью его применения.

ВЕЩЕСТВО:
А) криолит
Б) пирит
В) метилметакрилат

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:
1) производство антифриза
2) получение алюминия
3) производство серной кислоты
4) получение органического стекла

Решение:
Криолит(Na3AlF6) используется при получении чистого алюминия путем электролиза, ответ 2.
Пирит(FeS2) является начальной составной частью производства серной кислоты, ответ 3.
Метилметакрилат(метил-2-метилпроп-2-еноат) — это сложное органическое соединение, из которого получают органическое стекло, ответ 4.

Задание №10:

Установите соответствие между веществом и областью его применения.

ВЕЩЕСТВО:
А) глицерин
Б) формальдегид
В) глюкоза

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ:
1) получение полиэфиров
2) получение взрывчатых веществ
3) хранение биологических препаратов
4) источник энергии в организме

Решение:
Глицерин, или 1,2,3 — пропантриол, это трехатомный спирт, который используется для получения нитроглицерина, являющегося составной частью взрывчатых веществ, ответ 2.
Формальдегид, или муравьиный альдегид, хорошо знаком биологам для сохранения биологических объектов в течение длительного времени, ответ 3.
Глюкоза(C6H12O6) — это моносахарид, который является источником АТФ(энергия) в организме живых существ, ответ 4.

Задание №11:

Установите соответствие между происхождением полимера и его названием.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПОЛИМЕРА:
А) природный органический
Б) синтетический органический
В) искусственный органический

Название полимера:
1) сахароза
2) пенька
3) полиэфир
4) вискоза

Решение:
Природный органический полимер — из данного списка нам подходит пенька(грубое лубяное конопляное волокно), ответ 2.
Синтетический органический полимер из указанных веществ — полиэфир, ответ 3.
Искусственным органическим полимером является вискоза, ответ 4.

На сегодня все!

Состав и переработка попутных нефтяных газов

Попутные нефтяные газы выделяются с нефтью при ее добыче из нефтяных скважин.

Попутные газы содержат метан, этан, пропан и другие алканы, а также негорючие газы — азот, аргон и оксид углерода(IV). Содержание алкановых углеводородов С2—С5 в попутных нефтяных газах выше, чем в природных.

Попутные газы перерабатывают на газоперерабатывающих заводах. Из них получают метан, этан, пропан, бутан и “газовый бензин”, содержащий углеводороды с С5 и выше. Этан и пропан подвергают дегидрированию и получают этилен и пропилен. Смесь пропана и бутана (“сжиженный газ”) применяют в качестве бытового топлива. Продукт, содержащий легколетучие углеводороды (“газовый бензин”), добавляют к обычному бензину для ускорения его воспламенения при запуске двигателей внутреннего сгорания. Однако около 80% всех органических веществ, используемых человеком, получают на основе нефти и нефтяных газов.

Состав и переработка нефти

Нефть — природная смесь жидких и небольшого количества твердых углеводородов. Углеводороды, входящие в состав нефти, можно разделить на три группы:

1) предельные углеводороды (алканы) с прямой или разветвленной цепью (в нефти встречаются почти все члены гомологического ряда метана);

2) нафтены — циклические насыщенные углеводороды (циклопентан, циклогексан и их гомологи);

3) ароматические углеводороды (бензол и его гомологи).

Поэтому в настоящее время все нефти по составу классифицируют на метановые, нафтеновые и ароматические. Непредельные углеводороды (например алкены) в свободном состоянии в нефти встречаются довольно редко. Они образуются только при ее вторичной переработке. Нефть содержит также значительное количество высокомолекулярных соединений — нефтяных смол и продуктов их конденсации. Кроме углеводородов в состав нефти входят примеси — органические кислородные и сернистые соединения, а также вода и растворенные в ней кальциевые и магниевые соли.

Первичная переработка нефти

После очистки нефти от воды и растворенных в ней солей, от песка и других примесей нефть подвергают переработке. Методы переработки могут быть физическими и химическими. Физический метод переработки (прямая перегонка) заключается в разделении нефти на ее составные части — фракции. Этот процесс основан на разнице температур кипения углеводородов, входящих в состав нефти. При прямой перегонке (при атмосферном давлении) нефть разделяют на отдельные фракции, которые кипят в довольно широком интервале температур.

1. Бензиновая фракция — смесь углеводородов с С5—C10. При более тщательной перегонке этой фракции можно выделить: легкий бензин (петролейный эфир) (т. кип. 40-70 °С), тяжелый бензин (т. кип. 50-195 °С) и лигроин (т. кип. 120-235 °С). Следует отметить, что первая фракция составляет до 20 % от перегоняемой нефти.

2. Керосиновая фракция — смесь углеводородов с С10—С16. В пределах 165-200 °С отгоняют уайт-спирит, в пределах 200-300 °С — керосин, а в интервале 180-360 °С — дизельное топливо.

3. Третья фракцияостаток (мазут), представляющий собой смесь углеводородов с большим числом углеродных атомов. При перегонке мазута под вакуумом (во избежание осмоления при высокой температуре) или с водяным паром можно получить некоторые смазочные масла, вазелин и парафин. Остаток после отгонки из мазута этих продуктов называется гудроном (нефтяным пеком), из которого вырабатывают битум. Он широко используется в строительстве.

Разделение нефти происходит с использованием непрерывно действующих ректификационных колонн. Ректификационная колонна представляет собой сооружение высотой 50- 60 м и диаметром около 3-4 м. Внутри этой колонны на некотором расстоянии друг от друга расположены горизонтальные перегородки — “тарелки”, которые имеют большое число отверстий — патрубков. Патрубки закрывают сверху колпачками с зубчатыми краями.

Крекинг нефтепродуктов

Для увеличения выхода бензина и керосина некоторые фракции прямой перегонки и мазут подвергают вторичной (химической) переработке. Этот процесс связан с частичным разложением углеводородов, в результате которого происходит разрыв, расщепление больших молекул на наиболее мелкие, кипящие при сравнительно низкой температуре. Химические превращения нефти протекают под влиянием нескольких факторов: температуры, давления и катализаторов, это так называемый крекинг нефтяных продуктов. Различают два основных типа крекинга — термический и каталитический.

Термический крекинг проводят при температуре 470-650 °С и давлении до 7 МПа. Углеводороды с большой молекулярной массой при крекинге превращаются в более ценные продукты — предельные и непредельные углеводороды с более низкой молекулярной массой.

Например:

Распад связей происходит гомолитически с образованием свободных радикалов:

Продукты крекинга разделяют на ректификационной колонне. Наиболее ценная жидкая фракция — бензиновая. Бензин, полученный при крекинге, имеет более высокое октановое число, чем бензин прямой перегонки нефти. Однако химическая стойкость такого бензина невысокая, так как в его состав входят алкены, которые со временем окисляются и образуют смолообразные продукты.

Каталитический крекинг протекает в присутствии катализаторов (АlСl3, Сr2O3, алюмосиликатов) при температуре 470-500 °С и давлении 0,01-0,1 МПа. Каталитическому крекингу подвергают в основном дизельную фракцию. При этом происходит не только разрыв углеводородных цепей в молекуле (как при термическом крекинге), но и процессы изомеризации — превращение неразветвленных углеводородов в разветвленные. Это способствует образованию высокооктанового горючего. Каталитический крекинг — более прогрессивный метод переработки нефтяного сырья, чем термический. В результате каталитического крекинга образуется смесь жидких и газообразных углеводородов, которые разделяют на ректификационных колоннах. Газы каталитического крекинга содержат предельные (пропан и бутан) и непредельные (пропен и бутен) углеводороды. После разделения их используют для синтеза разнообразных органических соединений.

Состав и переработка каменного угля

Уголь — сложная смесь веществ, состоящая из различных соединений углерода, водорода, кислорода, азота и серы. В состав угля входят также минеральные вещества, содержащие соединения кремния, алюминия, железа, кальция, магния и других элементов. Полезной частью угля является органическая масса, которая придает ему горючие свойства. Она представляет собой смесь высокомолекулярных соединений с небольшим количеством битумов. Органическая масса сформировалась в результате разложения древесных и растительных остатков в течение многих миллионов лет.

Процесс разложения происходил без доступа воздуха, при повышенном давлении и температуре (около 1000 °С), часто в присутствии влаги. Основное направление переработки угля — коксование. В результате коксования образуются твердые и газообразные продукты: кокс, коксовый газ и каменноугольная смола, аммиачная вода. Полученный кокс гасят водой, дают ему остыть и отправляют на металлургические заводы. Кокс содержит 96-98 % углерода.

Коксовый газ содержит (по объему): 58-62% Н2, 24,5-26,5% СН4, 5-6,7% СО, 1,6-3% СO2, 2-3,5% N2, 2-2,5% углеводородов, 0,4-0,8% O2. При охлаждении этого газа конденсируется каменноугольная смола и аммиачная вода. Несконденсированными остаются аммиак, бензол, водород, оксиды углерода и другие газы. Пропуская их через раствор серной кислоты, выделяют аммиак в виде сульфата аммония, который используют как азотное удобрение. Бензол поглощают растворителем, а затем отгоняют из раствора. После отделения аммиака и бензола коксовый газ используют в качестве топлива или как химическое сырье.

Каменноугольная смола образуется в незначительных количествах (до 3%), однако, учитывая масштабы производства кокса (мировое производство достигает около 400 млн.т в год), ее можно рассматривать как сырье для промышленного производства целого ряда органических веществ. Тем более что в этой смоле содержится около 500 различных органических соединений.

Нефть и способы её переработки

Ключевые слова конспекта: Попутный нефтяной газ и его фракции (газовый бензин, пропан-бутановая фракция, сухой газ). Нефть и её фракции (бензин, лигроин, керосин, газойль, мазут). Ректификация (перегонка). Крекинг. Риформинг. Детонационная устойчивость. Октановое число.



Состав нефти и попутного нефтяного газа

Миллионы лет назад в процессе разложения останков животных и растительных организмов в недрах Земли образовалось ещё одно полезное ископаемое — нефть. Полости над её поверхностью занимают попутные нефтяные газы, частично растворённые в нефти вследствие высокого давления.

По сравнению с природным газом в попутном нефтяном газе содержится меньше метана и больше его гомологов: этана, пропана, бутана, пентана и др. Перед использованием попутный нефтяной газ разделяют на составные части, называемые фракциями. Фракция, содержащая пентан, гексан и их изомеры, — это газовый бензин, который используется в качестве низкосортного топлива для двигателей внутреннего сгорания. Фракцию, содержащую пропан и бутан (её так и называют — пропан-бутановая фракция), используют в качестве топлива для двигателей, работающих на сжиженном газе. Именно такая смесь находится в бытовых газовых баллонах красного цвета, баллонах автомобилей, работающих на газе, а также в газовых зажигалках. Самая низкокипящая фракция — так называемый сухой газ — сходна по составу с природным и может использоваться в качестве топлива или химического сырья.

Нефть — это маслянистая жидкость от светло-коричневого до тёмно-бурого цвета со специфическим запахом, нерастворимая в воде. Именно поэтому разливы нефти в результате аварий танкеров или нефтедобывающих платформ — настоящее экологическое бедствие. Несмотря на ничтожную толщину, нефтяная плёнка препятствует растворению в воде кислорода воздуха, необходимого для дыхания обитателей вод. Гибнут водоплавающие птицы, перья которых покрываются несмываемым маслянистым налётом. Нефтяные разливы загрязняют сотни километров береговой полосы.

По своему составу нефть представляет собой природную смесь углеводородов, главным образом алканов линейного и разветвлённого строения, содержащих от 6 до 50 атомов углерода в молекуле. Нефть может содержать также значительное количество ароматических углеводородов.

Переработка нефти

Газообразные и твёрдые компоненты нефти растворены в её жидкой фазе. Поскольку нефть — сложнейшая смесь многих веществ, она не имеет определённой температуры кипения. При нагревании из нефти постепенно выкипают летучие компоненты в порядке увеличения их плотности и температуры кипения. Такое свойство нефти позволяет разделять её на составляющие — отдельные фракции, представляющие собой смеси веществ с относительно близкими температурами кипения. Этот процесс называют фракционной перегонкой или ректификацией.

Ректификацией (перегонкой) называют разделение жидких смесей на отдельные компоненты — фракции.

Ректификацию осуществляют на специальных установках, называемых ректификационными колоннами. На этих установках нефть разделяют на несколько фракций: бензин, лигроин, керосин, газойль (дизельное топливо) и др. Бензин используют в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, лигроин — как горючее для сельскохозяйственной техники и сырьё для дальнейшей переработки, керосин — как топливо для современных реактивных самолётов, газойль — как топливо для дизельных двигателей.

Остаток после перегонки нефти — мазут. Эту тёмную вязкую жидкость используют в качестве топлива для тепловых электростанций и котельных, а также перерабатывают с получением битума, гудрона и минеральных масел. Нефть, бензин, мазут, керосин, лигроин, газойль

В процессе перегонки не происходит химических превращений одних веществ в другие. А вот вторичная переработка нефтепродуктов уже сопровождается протеканием химических реакций. Один из процессов вторичной переработки нефти — крекинг нефтепродуктов.

Крекинг — процесс термического расщепления углеводородов с получением продуктов с меньшей относительной молекулярной массой.

Впервые промышленный крекинг керосина осуществил на установке собственной конструкции русский инженер и изобретатель Владимир Григорьевич Шухов в 1891 г., нагревая его до температуры 500—600 °С. При этом молекулы алканов разрываются примерно пополам с образованием предельного и этиленового углеводорода с меньшей длиной углеродной цепи:

Смесь предельных углеводородов, выделенных из продуктов крекинга, аналогична бензиновой фракции нефти и используется в качестве автомобильного топлива. Вторичная переработка нефтепродуктов позволяет увеличить выход наиболее ценного нефтепродукта — бензина.

Бензин, получаемый в результате термического крекинга нефтепродуктов, как правило, невысокого качества. Повысить его позволяет ещё один процесс вторичной переработки нефтепродуктов — риформинг (от англ, reform — переделывать).

Риформинг — переработка нефтепродуктов с целью повышения качества бензина и получения ароматических углеводородов.

Основу процесса риформинга составляют два типа реакций — изомеризация предельных углеводородов и их дегидрирование. В результате первой реакции образуются алканы с разветвлённой углеродной цепью, в результате второй — бензол и его гомологи:

Понятие об октановом числе

Один из показателей качества бензина — его детонационная устойчивость, т. е. способность выдерживать в смеси с воздухом сильное сжатие в цилиндре двигателя без самопроизвольного возгорания. Эта способность напрямую зависит от строения углеводорода. Так, углеводороды разветвлённого строения (циклические и ароматические) способны выдерживать более высокую степень сжатия, чем алканы линейного строения.

Детонационная устойчивость бензина характеризуется количественным показателем, который называют октановым числом. За нулевой показатель в октановой шкале принята детонационная стойкость гептана линейного строения C7H18. Октановое число, равное 100, приписывают углеводороду состава С8Н18 — 2,2,4-триметилпентану (его условное название — изооктан):

Октановое число бензина указывается в его марке. Например, бензин АИ-95 характеризуется октановым числом 95, т. е. имеет такую же детонационную устойчивость, как смесь 95 % изооктана и 5 % н-гептана.

Нефть в мировой экономике

Добыча, транспортировка, переработка и использование природного газа, нефти и нефтепродуктов — один из важнейших аспектов международного сотрудничества. Десятки тысяч километров трубопроводов живым потоком горючего газа связывают государства. Нефтеналивные танкеры перевозят «чёрное золото» с одного континента на другой.

Проблема рынка углеводородного сырья является одной из основных как для каждой страны в отдельности, так и для всего мира в целом. Для развития отрасли требуется международная кооперация. Одни страны специализируются на геологоразведке и добыче нефти и газа, другие разрабатывают и поставляют эффективное оборудование, через третьи страны проходят транспортные артерии.

В середине прошлого века на геополитической карте мира возникли международные картели нефтегазовой отрасли. В них входят страны, оказавшие огромное влияние на развитие нефтяной промышленности и всего энергетического комплекса мира. Это страны ОПЕК (Organization of Petroleum Exporting Countries, Организация стран — экспортёров нефти), возникшей в 1960 г., в состав которой на второе десятилетие XXI в. входят: Венесуэла, Алжир, Иран, Ирак, ОАЭ, Ливия, Кувейт, Катар, Саудовская Аравия, Нигерия и др.

Помимо взаимовыгодного сотрудничества, международная экономическая конкуренция создаёт очаги напряжённости, связанные с разделом сфер влияния на нефтяном рынке. Вооружённые конфликты, обострившиеся в последнее десятилетие в странах Северной Африки, Ближнего Востока, в конечном счёте связаны с желанием доминировать в международном экономическом пространстве, диктовать свои условия на рынке углеводородов.

Мировые цены на нефть значительно влияют на экономическое состояние нашей страны, потому что за счёт экспорта углеводородов происходит значительная часть валютных поступлений, с которыми связаны колебания курса отечественной валюты — рубля. Важнейшей экономической задачей страны является уменьшение зависимости её бюджета от экспорта нефти и газа, высокотехнологичная переработка углеводородного сырья внутри страны, внедрение в развитие всех отраслей промышленности инновационных процессов, безопасных для окружающей среды и обеспечивающих финансовую и технологическую самодостаточность Российской Федерации.


Конспект урока по химии «Нефть и способы её переработки». В учебных целях использованы цитаты из пособия «Химия. 10 класс : учеб, для общеобразоват. организаций : базовый уровень / О. С. Габриелян, И. Г. Остроумов, С. А. Сладков. — М. : Просвещение». Выберите дальнейшее действие:

  • Вернуться к Списку конспектов по химии
  • Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
  • Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии

Понравилась статья? Поделить с друзьями:

Новое и интересное на сайте:

  • Перегонка нефти аппарат егэ
  • Переводятся ли баллы за сочинение по русскому языку егэ во вторичные
  • Переводчик экзамены егэ
  • Переводчик экзамены для поступления после 11 класса
  • Переводчик что сдавать после 11 класса егэ

  • Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: