Основное сырье для получения углеводородов

2.6. Основное сырье для получения углеводородов

2.6.1. НЕФТЬ И ПРИРОДНЫЕ ГАЗЫ

Основными сырьевыми материалами для получения углеводородов являются нефть и природные газы. В природе залежи нефти находятся на разной глубине в недрах Земли. Россия по запасам нефти занимает первое место в мире.

Нефть – это маслянистая жидкость от светло-коричневого до темно-бурого цвета (плотность 0,70–0,97 г/см³) с характерным запахом и нерастворимая в воде. По составу нефть – это смесь различных углеводородов, вид и содержание которых зависят от ее месторождения: бакинская нефть богата циклоалканами (с пяти- и шестичленными кольцами), грозненская нефть содержит больше предельных углеводородов, уральская – ароматических. В нефти содержатся также примеси кислородных, сернистых и азотистых органических соединений. Сырая нефть, как правило, не используется в хозяйственных нуждах, а подвергается первичной и вторичной переработке для получения ценных продуктов – бензина, керосина, различных масел и т. п.

Первичной переработкой нефти является перегонка, производимая на нефтеперерабатывающих заводах и позволяющая получать следующие продукты: бензин (t_кип=40-200°С), состоящий из углеводородов, содержащих от 5 до 12 атомов углерода (C₅¸C₁₂), лигроин (t_кип = 120-240°С), включающий углеводороды C₈¸C₁₄; керосин (t_кип 150-300°С), преимущественно включающий углеводороды C₉¸C₁₆; газойль (t_кип = 200-500°С), включающий углеводороды C₁₂¸C₃₅. Газойль подразделяется на две фракции: легкий газойль (t_кип = 200-360°С) и тяжелый газойль (t_кип = 360-500°С), который отгоняется при пониженном давлении. В остатке остается мазут – черная вязкая жидкость. Мазут перегоняют под пониженным давлением и выделяют из него смазочные масла (машинное, веретенное и др.), вазелин – смесь жидких и твердых углеводородов, парафин. В остатке после перегонки мазута получают гудрон – темную нелетучую массу.

Полученные при первичной переработке продукты используют следующим образом: бензин – в авиационном и автомобильном транспорте, лигроин – топливо в дизельных двигателях и растворитель лаков и красок, керосин – горючее для тракторов, реактивных двигателей и бытовых нужд, легкий газойль – дизельное топливо, смазочные масла, получаемые из газойля и мазута, – для смазки различных механизмов, вазелин – для защиты металлов от коррозии и в медицине, парафин – в производстве свечей, спичек, для получения высших карбоновых кислот и др., гудрон – для получения асфальта, мазут и тяжелый газойль – жидкое котельное топливо.

Среди вторичных методов переработки нефти, приводящих к изменению структуры углеводородов, входящих в ее состав, наибольшее зна­чение имеет термический крекинг углеводородов нефти. Сущность термического крекинга, открытого русским инженером В. Г. Шуховым в 1891 г., заключается в нагревании исходного сырья (мазута и др.) до температуры 450-550°С при давлении 2-7 МПа (20-70 ат) с целью увеличения выхода бензиновой фракции. При крекинге углеводороды с большим числом атомов углерода расщепляются на более мелкие молекулы предельных и непредельных углеводородов. Например:

С₁₆Н₃₄  С₈Н₁₈  +  С₈Н₁₆

Рекомендуемые материалы

С₈Н₁₈  С₄Н₁₀  +  С₄Н₈

С₁₂Н₂₆  С₆Н₁₄  +  С₆Н₁₂

Термическим крекингом достигают повышения выхода бензина. Помимо термического крекинга существует еще и каталитический крекинг, идущий в присутствии катализаторов (алюмосиликатов) при 450°С и атмосферном давлении. Каталитическому крекингу подвергаются керосиновая и газойлевая фракции нефти.

Природный газ содержит примерно 85-95 % метана, 2–10 % его гомологов (этана, пропана, бутана) и малые примеси (СО₂, N₂, H₂S, H₂О).

Вам также может быть полезна лекция "Апологетика".

К природным газам относят также и попутные газы, выделяемые при добыче нефти. Главное назначение природного газа – дешевое топливо и сырье для химической промышленности. Различают природные газы, добываемые из чисто газовых месторождений, не содержащих нефти, и газы, растворенные в нефти или существующие в виде газо-конденсатных месторождений, залегающих в пластах горных пород.

2.6.2. КАМЕННЫЙ УГОЛЬ, ТОРФ И СЛАНЦЫ

Как нефть и природные газы, так и каменный уголь, торф и сланцы являются ценным химическим сырьем и источником энергии. Из каменного угля методом коксования (сухая перегонка) путем нагрева до 1000-1200°С без доступа воздуха получают такие продукты, как кокс, каменноугольная смола, аммиачная вода, коксовый газ состава (% объемн.): 60 – водород, 25 – метан, 5 – СО, 4 – азот, 2 – СО₂, 2 – этилен, 2 – прочие газы. Основное применение коксового газа – топливо для промышленных печей и источник водорода для синтеза аммиака. Каменноугольную смолу подвергают перегонке и получают бензол и другие ароматические углеводороды. После перегонки каменноугольной смолы остается густая черная масса, называемая пеком, который используется для изготовления графитированных изделий и получения пекового кокса.

Торф – это осадочная порода растительного происхождения, образовавшаяся в результате отложения на дне болот остатков отмерших растений и продуктов их разложения под действием микроорганизмов в условиях повышенной влажности и затрудненного доступа воздуха.

Торф применяется в основном как топливо, антисептический подстилочный материал на животноводческих и птицеводческих фермах, как удобрение, а также для химической переработки полукоксованием.

Сланцы – это горные породы, отличающиеся ориентированным расположением породообразующих минералов и способностью раскалываться на плоские пластины. Различают горючие, битумные, углистые и другие сланцы. Существует сланцевая промышленность, являющаяся отраслью топливной промышленности, которая занимается добычей, обогащением и переработкой горючих сланцев. В России добыча горючих сланцев в 1984 г. составляла 10,5 млн.т условного топлива.