Презентація "Природні джерела вуглеводнів"

Природні джерела вуглеводнів Виконала: Студентка І курсу. Психолого-природничого факультету. Групи СБ-11 Бойко Віта

До природних джерел вуглеводних належать: Нафта Кам'яне вугілля Природний газ. Супутний газ

Нафта. Нафта – це масляниста рідина, яка має різноманітні кольори – від жовтого або світло-бурого до чорного, з характерним запахом, легша за воду. Її густина становить 730–860 кг/м3. Нафта – суміш газоподібних, рідких і твердих вуглеводнів. Крім вуглеводнів у нафті міститься невелика кількість нафтенових кислот, сірчистих та азотистих сполук. У різних родовищах нафта має неоднаковий склад. Нафта – одне з основних джерел рідкого палива для двигунів внутрішнього згорання. Вона є цінною сировиною для хімічної промисловості. З речовин, добутих з нафти, виробляють синтетичний каучук, пластмаси, хімічні волокна тощо.

Переробка нафти

Первинна переробка нафти Первинна переробка нафти полягає в її перегонці. Перегонку провадять на нафтопереробних заводах після відокремлення попутних газів. При перегонці нафти добувають світлі нафтопродукти: бензин (т. кип. від 40 до 150— 200 °С), лігроїн (т. кип. 120—240°С), гас (т. кип. 150—300°С), газойль — солярове масло (т. кип. вища 300 °С), а в залишку — в’язку чорну рідину — мазут. Мазут піддають подальшій переробці. Його переганяють під зниженим тиском (щоб запобігти розкладу) і виділяють мастила: веретенне, машинне, циліндрове тощо. З мазуту деяких сортів нафти добувають вазелін і парафін. Залишок мазуту після відгонки називається нафтовим пеком, або гудроном.

Вторинна переробка нафти. Крекінг. Крекінг нафти — це процес розщеплення вуглеводнів нафти під дією високих температур, що дозволяє значно підвищити вихід бензину. Види крекінгу Термічний Каталітичний

Термічний крекінг Термічний крекінг проводять при нагріванні вихідної сировини (мазуту та ін.) до температури 450—550°С при тиску 2—7 МПа. При цьому молекули вуглеводнів з великим числом атомів карбону розщеплюються на дрібніші молекули насичених і ненасичених вуглеводнів. Наприклад: С16 Н34 −> С8 Н18 + С8 Н16;C8 H18 −> С4 Н10 + С4 Н8 і т.д. Таким способом добувають здебільшого автомобільний бензин. Вихід його з нафти досягає 70 %. Термічний крекінг відкрив російський інженер В. Г. Шухов у 1891 р.

Каталітичний крекінг Каталітичний крекінг проводять за наявності каталізаторів (переважно алюмосилікатів) при 450 °С та атмосферному тиску. Цим способом добувають авіаційний бензин з виходом до 80 %. Такому виду крекінгу піддаються переважно гасова і газойлева фракції нафти. Під час каталітичного крекінгу разом з реакціями розщеплення відбуваються реакції ізомеризації. В результаті останніх утворюються насичені вуглеводні з розгалуженим карбоновим скелетом молекул, що поліпшує якість бензину. Важливим каталітичним процесом є ароматизація вуглеводнів, тобто перетворення парафінів і циклопарафінів на ароматичні вуглеводні. Внаслідок нагрівання важких фракцій нафтопродуктів при наявності каталізатора (платини або молібдену) вуглеводні, які містять б—8 атомів карбону в молекулі, перетворюються на ароматичні вуглеводні. Ці процеси відбуваються під час риформінгу (облагороджування бензинів).

Продукція нафтохімічної промисловостіПластмаси. ХХ століття – вік пластмас. Вони замінили деревину, скло, метал інші традиційні материалы. Існує багато різноманітних пластмас, які мають різні властивості. Вироби з них є в кожному домі. Зараз ми бачимо на учнівських столах ручки, лінійки, калькулятори, виготовлені з використанням пластмас, зошити, обгорнуті поліетиленовою плівкою тощо. Гума. Індіанці Північної Америки отримували каучук із соку гевеї, з нього вони виготовляли одяг, взуття, що не пропускали вологи, м’ячі для гри. Зараз гуму отримують із нафтопродуктів. Вона використовується для виготовлення шин автомобілів, взуття, іграшок. Синтетичні волокна. Раніше одяг шили з хутра, шкіри, шерстяних та бавовняних тканин, зараз їм на зміну приходять синтетичні волокна: більш дешеві, міцні, красиві. Одягу з синтетичних тканин є у кожного з нас. Миючі засоби. Миючі засоби є в кожному домі. Це мило, шампунь, пральний порошок, зубна паста тощо. Раніше їх виготовляли з тваринної та рослинної сировини, але якість їх була значно нижчою, ніж у сучасних миючих засобів, сировиною для виготовлення яких є нафтопродукти. Ароматичні речовини. Усі жінки світу користуються нафтою. Навіть коли ми купуємо дорогі парфуми, це не гарантує, що в їх складі відсутні нафтопродукти. Більш дешева парфумерія повністю виготовляється з нафтопродуктів. Від цього її аромат анітрохи не гірший. Ліки. Більше 200 найменувань лікарських препаратів виготовляється з продуктів переробки нафти. Вони допомагають хворим щодня. Деякі з них добре відомі всім: анальгін – знеболююче, аспірин – жарознижуюче, димедрол – заспокійливе, стрептоцид – бактерицидне, новокаїн – анестезуюче та інші.

Кам'яне вугілля КАМ’ЯНЕ ВУГІЛЛЯ – тверда горюча корисна копалина біогенного походження. Належить до групи гумолітів, є проміжним різновидом між бурим вугіллям і антрацитом.

Утворення кам'яного вугілля Кам'яне вугілля утворилося з продуктів розкладу органічних залишків рослин, що зазнали зміни (метаморфізм) в умовах високого тиску навколишніх порід земної кори і порівняно високої температури. При зануренні вугленосної товщі на глибину в умовах підвищення тиску і температури відбувається послідовне перетворення органічної маси, зміна її хімічного складу, фізичних властивостей і молекулярної будови. Всі ці перетворення позначаються терміном «регіональний метаморфізм вугілля». На кінцевій (вищій) стадії метаморфізму кам'яне вугілля перетворюється в антрацит з яскраво вираженою кристалічною структурою графіту. Крім регіонального метаморфізму, іноді (рідше) мають місце перетворення під впливом тепла вивержених порід, що розташовані поряд з вугленосними товщами (перекривають або підстилають їх) — термальний метаморфізм, а також безпосередньо у вугільних пластах — контактовий метаморфізм. Зростання міри метаморфізму в органічній речовині кам'яного вугілля прослідковується послідовним збільшенням відносного вмісту вуглецю і зменшенням вмісту кисню і водню. Послідовно знижується вихід летких речовин (від 50 до 8 % в перерахунку на сухий беззольний стан); змінюються також теплота згоряння, здатність спікатися і фізичні властивості вугілля. Зокрема лінійно змінюються блиск, відбивна здатність вітриніту, насипна маса вугілля та інші властивості. Інші важливі фізичні властивості (пористість, густина, щільність, спікливість, теплота згоряння, пружні властивості та ін.) змінюються або виразно за яскраво вираженим параболічним законом або за змішаним.

Коксування Коксування вугілля — метод термічної переробки переважно кам'яного вугілля, що полягає в його нагріванні без доступу повітря до 1000–1100 °С і витримки, при цій температурі, внаслідок чого паливо розкладається з утворенням летких продуктів і твердого залишку коксу. Основним цільовим продуктом цього процесу є кокс, що використовується головним чином як відновник і паливо в металургійній промисловості. Кокс характеризується такими основними показниками:дійсна (істинна) щільність — 1800–1950 кг/м3;насипна щільність — 400–500 кг/м3;пористість — 49-53%;вихід летких речовин — 0,7-1,2%;вміст вуглецю — >96,5%;вологість — <5%,зольність — 10-11%;вміст сірки — 1-2%;теплота згоряння — 32 Мдж/кг. Разом з коксом, вихід якого становить 70-80%, утворюються леткі продукти. При їх розділенні отримують сирий бензол, надсмольну воду, смолу і висококалорійний коксовий газ. Великі масштаби виробництва коксу обумовлюють отримання значних кількостей рідких і газоподібних продуктів коксування, що обчислюються мільйонами тонн в рік. До середини XX століття коксохімія була основним постачальником сировини для крупнотонажного виробництва і тонкого органічного синтезу. У цей час коксохімія помітно поступається в цьому відношенні нафтохімічній промисловості, але внесок коксохімічних продуктів в сировинну базу хімії досить великий.

Природний газ Приро́дний газ — суміш газів, що утворилася в надрах землі при анаеробному розкладанні органічних речовин та/або при конденсації у пастках еманацій з верхньої мантії. Як правило, це суміш газоподібних вуглеводнів (метану, етану, пропану, бутану тощо), що утворюється в земній корі та широко використовується як високоекономічне паливо на електростанціях, у чорній та кольоровій металургії, цементній та скляній промисловості, у процесі виробництва будматеріалів та для комунально-побутових потреб, а також як сировина для отримання багатьох органічних сполук. Природний газ є корисною копалиною. Часто є побічним газом при видобутку нафти. Природний газ у пластових умовах (умовах залягання в земних надрах) перебуває в газоподібному стані у вигляді окремих скупчень (газові поклади) або у вигляді газової шапки нафтогазових родовищ — це вільний газ, або в розчиненому стані в нафті або воді (у пластових умовах), а в стандартних умовах (0,101325 МПа і 20 °C) — тільки в газоподібному стані. Також природний газ може перебувати у вигляді газогідратів.

Хімічній склад Хімічний склад. Основну частину природного газу складає метан (CH4) — до 98 %. До складу природного газу можуть також входити більш важкі вуглеводні:етан (C2 H6),пропан (C3 H8),бутан (C4 H10)— гомологи метану, а також інші невуглеводні речовини:водень (H2),сірководень (H2 S),діоксид вуглецю (CO2),азот (N2),гелій (Не). Приклад компонентного складу природного газу, що відпускається населенню, може бути таким: метан (96—97,6%), етан (1,24—1,88%), пропан (0,30—0,57%), ізобутан (0,04—0,083%), н-бутан (0,04—0,09%), пентани (0,018—0,032%), гексани та вищі (0,001—0,004%), азот (0,7—0,82%), діоксид вуглецю (0,05—0,021%), кисень (0,007—0,008%).[1]

Фізичні властивості природного газу Природний газ не має кольору і запаху. Щоб можна було визначити витік по запаху, до нього перед подачею споживачам додають одорант — речовину з різким специфічним запахом. Як одорант може використовуватись етилмеркаптан — C2 H5 SH або суміш природних меркаптанів — СПМ (C2 H3 P). У магістральних газопроводах транспортується неодоризований газ, оскільки одорант належить до агресивних речовин, що спричиняють корозію стінок труб. Фізико-хімічні властивості, параметри, які характеризують газ (газоконденсат) за умов пластових тисків і температури:густина,в'язкість,вологовміст,розчинність,зворотна конденсація,критична температура і тиск,об'ємний коефіцієнт,коефіцієнт стисливості та ін.

Видобуток природного газу. Видобуток природного газу в світі. Природний газ розташований в землі на глибині від 1000 метрів до декількох кілометрів. Надглибокою свердловиною недалеко від міста Новий Уренгой отриманий приплив газу з глибини більш 6000 метрів. У надрах газ перебував в мікроскопічних порожнечах, названих порами. Пори з'єднані між собою мікроскопічними каналами — тріщинами, по цих каналах газ надходить з шпар з високим тиском у шпари з нижчим тиском доти, поки не виявиться в свердловині. Газ добувають з надр землі за допомогою свердловин. Шпари намагаються розмістити рівномірно по всій території родовища. Це робиться для рівномірного падіння пластового тиску в покладі. Інакше можливі перетікання газу між областями родовища, а так само передчасне обводнювання покладу. Газ виходить з надр внаслідок того, що в шарі перебуває під тиском, що значно перевищує атмосферний. Таким чином, рушійною силою є різниця тисків у шарі і системі збору. Станом на 2017 р. найдохіднішими підприємствами галузі залишаються державні монополії - ПАТ «Укргазвидобування» (УГВ), ПАТ «Укртрансгаз» (УТГ) і ПАТ «Укртранснафта» (УТН).[джерело?]10 найбільших світових виробників природного газу в 2011 році (66,7% від загального обсягу) були: 1). Росія 677 (20,0%), 2) США 651 (19,2%), 3) Канада 160 (4,7%), 4) Катар 151 (4,5%), 5) Іран 149 (4,4%), 6) Норвегія 106 (3,1%), 7) Китай 103 (3,0%), 8) Саудівська Аравія 92 (2,7%), 9) Індонезія 92 (2,7%), 10) Нідерланди 81 (2,4%)

Супутний газ Супутний газ це - суміші вуглеводнів, супутні нафти і що виділяються при її видобутку з газонафтових родовищах. Ці гази розчинені в нафті і виділяються з неї внаслідок зниження тиску при підйомі нафти на поверхню Землі.

Характеристика

Застосування. Близько 90% природних газів використовують як паливо і лише 10% як хімічної сировини. З метану отримують водень, сажу, ацетилен. Якщо в газі не менше 3% етану, то його використовують для отримання етилену для органічного синтезу.

Переваги природного і супутного газу Дешевий вид палива Володіє високою теплотворною здатністю (теплота згоряння 1м3 газу 54400 к. Дж) Легко транспортується по газопроводах Екологічно чистий вид палива