Нефть и переработка нефти

 
 

Содержание. 
 
 

1.Глава  1.Нефть и переработка нефти…………………………………………………….2-4

2Глава  2. Твердые горючие ископаемые…………………………………………………4-7

3.Глава  3.Целлюлоза……………………………………………………………………… 7-8.

4.Глава  3. Озокерит……………………………………………………………………….. 8-9

5.Глава  4 Природные газы и их использование…………………………………………10

6.Список  использованной литературы………………………………………………….. 11 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Глава 1. НЕФТЬ И ПЕРЕРАБОТКА  НЕФТИ. 

     Сырая нефть представляет собой сложную  смесь углеводородов и других соединений. В таком виде она мало используется. Сначала ее перерабатывают в другие продукты, которые имеют практическое применение. Переработка нефти включает: фракционную перегонку, крекинг, риформинг и очистку от серы.

     Фракционная перегонка: Сырую нефть разделяют на множество составных частей, подвергая ее простой, фракционной и вакуумной перегонке. Состав получаемых фракций нефти зависят от состава сырой нефти. Из сырой нефти прежде всего удаляют растворенные в ней примеси газов.  Затем подвергают первичной перегонке, в результате чего разделяют на газовую, легкую и среднюю фракции и мазут.

              1)Газовая фракция - газы, получаемые при переработке нефти, представляют собой простейшие неразветвленные алканы: этан, пропан и бутаны. Эта фракция имеет промышленное название нефтезаводской газ.

              2)Бензиновая фракция - эта фракция представляет собой смесь различных углеводородов, в том числе неразветвленных и разветвленных алканов.

             3) Мазут - Эта фракция остается после удаления из нефти всех остальных фракций. Большая его часть используется в качестве жидкого топлива для нагревания котлов.

     Крекинг: В этом процессе крупные молекулы высококипящих фракций сырой нефти расщепляется на меньшие молекулы, из которых состоят низкокипящие фракции. Крекинг необходим потому, что потребности в низкокипящих фракциях нефти особенно в бензине часто опережают возможности их получения путем фракционной перегонки сырой нефти.

Существует  несколько видов крекинга: термический, каталитический, риформинг.

1)Термический крекинг:

     Крупные молекулы углеводородов, содержащихся в тяжелых фракциях нефти, могут  быть расщеплены на меньшие молекулы путем нагревания этих фракций до температур, превышающих их температуру  кипения. Как и при каталитическом крекинге, в этом случае получают смесь  насыщенных и ненасыщенных продуктов: 

C₁₆H₃₄ > C₈H₁₈ + C₈H₁₆ гексадекан октан октилен 

     Получившиеся  жидкие вещества частично могут разлагаться  далее, например: 

C₈H₁₈ – C₄H₁₀ + C₄H₈ октан бутан бутилен

                                                    C₄H₁₀ – C₂H₈ + C₂H₄ бутан этан этилен 

     Выделившийся  в процессе крекинга этилен широко используется в химической промышленности.

Расщепление молекул углеводородов протекает  по радикальному механизму: 

CH₃ – (CH₂)₆ – CH₂:CH₂ – (CH₂)₆ – CH₃ > CH₃ – (CH₂)₆ – CH₂ + CH₂ –(CH₂)₆ – CH₃ 

     Свободные  радикалы  химически  очень  активны  и  могут  участвовать  в

различных реакциях. В процессе крекинга один  из  радикалов  отщепляет  атом

водорода (а), а другой – присоединяет (б):

 

                                        а) CН₃ – (СН₂)₆ – СН₂ > СН₃ – (СН₂)₅ – СН=СН₂ + Н

                                                                                                                               1-октен

                                        б) CH₃ – (CH₂)₆ – CH₂ + H > CH₃ – (CH₂)₆ – CH₃

                                                                                                                                октан

  При температурах 700-1000°С проводят  термическое  разложение нефтепродуктов,  в  результате  которого  получают  главным  образом  легкие алкены  –  этилен,  пропилен  и  ароматические  углеводороды.  При  пиролизе возможно протекание следующих реакций: 

                                                           CH₃ – CH₃ > CH₂ = CH₂ +H₂

                                 CH₃ – CH₂ – CH(CH₃) – CH₃ > CH₂ – CH(CH₃) – CH₃ + CH₄  

2)Каталитический крекинг:

     Этот  метод приводит к образованию  смесинасыщенных и ненасыщенных продуктов. Каталитический крекинг  проводится при сравнительно невысоких  температурах, а в качестве катализатора используется смесь кремнезема и  глинозема. Таким путем получают высококачественный бензин и ненасыщенные углеводороды из тяжелых фракций  нефти.

Недостатки  процесса:

     1) постоянное загрязнение катализатора

смолистыми  отложениями.

     2) образование алкенов, понижающих  химическую стабильность продуктов.

     Каталитический  крекинг проходит по катионному цепному  механизму на

поверхности катализатора. При отрыве на катализаторе от молекулы парафинового углеводорода гидрид иона образуется соответствующий  карбкатион: 

AlX₃ + C_n H_2n+2 → [HAlX3]– + C_n Н_+2n+1

3)Реформинг:

     Процессы  риформинга приводят к изменению  структуры молекул или к их объединению в более крупные  молекулы. Риформинге используется в  переработке сырой нефти для  превращения низкокачественных  бензиновых фракций в высококачественные фракции. Процессы риформинга могут  быть подразделены на три типа: изомеризация, алкилирование, а также циклизация и ароматизация.

1)Изомеризация – в этом процессе молекулы одного изомера подвергаются с образованием другого изомера. Процесс изомеризации имеет важное значение для повышения качества бензиновой фракции, получаемой после первичной перегонки сырой нефти. Бутан можно изомеризовать, превращая его в 2-метил-пропан, с помощью катализатора из хлорида алюминия при температуре 100°С или выше:

2)Алкилирование – в этом процессе алканы и алкены, которые образовались в результате крекинга, воссоединяются с образованием высокосортных бензинов. Процесс проводится при низкой температуре с использованием сильнокислотного катализа, например серной кислоты: 

3)Циклизация и ароматизация - риформинг этого типа представляет один из процессов крекинга. Его называют каталитическим риформингоим. В некоторых случаях в реакционную систему вводят водород, чтобы предотвратить полное разложение алкана до углерода и поддержать активность катализатора. В этом случае процесс называется гидроформингом: 

 

     Приблизительно   90%   всей   добываемой   нефти   используют   в   качестве топлива. Из продуктов перегонки нефти получают много тысяч органических соединений. Они в свою очередь используются для получения тысяч продуктов, которые удовлетворяют не только насущные потребности современного общества. 
 
 
 

Глава 2. ТВЕРДЫЕ ГОРЮЧИЕ  ИСКОПАЕМЫЕ. 

     Твердые горючие ископаемые: Органические происхождения, представляющие собой продукты преобразования остатков растит, или животных организмов под воздействием физико-химических, биологических факторов. Каустобиолиты угольного ряда разделяются:

- ископаемые угли.

- сланцы.

- торф.

     Активные  угли - пористые углеродные тела, зерненные и порошкообразные, развивающие при контакте с газообразной или жидкой фазами значительную площадь поверхности для сорбционных явлений. По своим структурным характеристикам активные угли относятся к группе микрокристаллических разновидностей углерода - это графитовые кристаллиты, состоящие из плоскостей протяженностью 2-3 нм, которые в свою очередь образованы гексагональными кольцами.

     Кроме графитовых кристаллитов активные угли содержат от одной до двух третей аморфного  углерода; наряду с этим присутствуют гетероатомы.

     Наличие химически связанного кислорода  в структуре активных углей, образующего  поверхностные химические соединения основного или кислого характера, значительно влияет на их адсорбционные  свойства. Пористая структура активных углей характеризуется наличием развитой системы пор, которые классифицируют на:

1)Микропоры - наиболее мелкая разновидность пор, соизмеримая с размерами адсорбируемых молекул.

2)Мезопоры - поры, для которых характерно послойное заполнение поверхности адсорбируемыми молекулами, завершающееся их объемным заполнением по механизму капиллярной конденсации.

3)Макропоры - в процессе адсорбции не заполняются, но выполняют роль транспортных каналов для доставки адсорбата к поверхности адсорбирующих пор.

Производство  активных углей:

     Для практической реализации любого способа  изготовления активных углей пользуются такими общими технологическими приемами, как предварительная подготовка сырья (дробление, рассев, формование), карбонизация (пиролиз) и активация.

     1)Предварительная подготовка сырья -- приведение исходного угольного сырья в состояние, удобное для осуществления дальнейшей термической обработки.

     2)Карбонизация (пиролиз) - термическая обработка материала без доступа воздуха для удаления летучих веществ. На стадии карбонизации формируется каркас будущего активного угля - первичная пористость, прочность и т.д.

     3)Активация  водяным паром представляет собой  окисление карбонизованных продуктов  до газообразных в соответствии  с реакцией:

     С + Н2О->СО + Н2

или при  избытке водяного пара:

     С + 2Н2О->-СО2 + 2Н2

     В процессе активации развивается  необходимая пористость и удельная поверхность, происходит значительное уменьшение массы твердого вещества, именуемое обгаром.

     Запасы  каменного угля в природе значительно превышают запасы нефти. Поэтому каменный уголь – важнейший вид сырья для химической отрасли промышленности. 
В настоящее время в промышленности используется несколько путей переработки каменного угля: сухая перегонка (коксование, полукоксование), гидрирование, неполное сгорание, получение карбида кальция. 

        Сухая перегонка угля используется для получения кокса в металлургии или бытового газа. При коксовании угля получают кокс, каменноугольную смолу, надсмольную воду и газы коксования.

       Каменноугольная  смола содержит самые разнообразные ароматические и другие органические соединения. Разгонкой при обычном давлении ее разделяют на несколько фракций. Из каменноугольной смолы получают ароматические углеводороды, фенолы и др. 
        Газы коксования содержат преимущественно метан, этилен, водород и оксид углерода(II). Частично их сжигают, частично перерабатывают. 
Гидрирование угля осуществляют при 400–600 °С под давлением водорода до 250 атм в присутствии катализатора – оксидов железа. При этом получается жидкая смесь углеводородов, которые обычно подвергают гидрированию на никеле или других катализаторах. Гидрировать можно низкосортные бурые угли.