Ropa naftowa,węgiel kamienny i gaz jako naturalne źródło węg.pdf

Ropa naftowa, gaz ziemny i węgiel kamienny

jako naturalne źródło węglowodorów

Węglowodory są to związki węgla z wodorem. Najbardziej użytecznymi węglowodorami

w przyrodzie są ropa naftowa, gaz ziemny i węgiel kamienny.

Ropa naftowa jest skomplikowaną mieszaniną węglowodorów (lotnych ciekłych i stałych)

zawierających także niewielkie ilości (do 1%) związków organicznych tlenu (kwasy

karboksylowe, fenole) siarki (tioalkohole i pochodne tiofenu) oraz azotu (azotowe związki

heterocykliczne).

W temperaturze pokojowej ropa naftowa jest cieczą oleistą łatwo palną, najczęściej

lżejszą od wody, źle przewodzącą prąd elektryczny. Barwa, zapach, lepkość, ciężar

właściwy itp. zależą od pochodzenia ropy (sklasyfikowano kilka tysięcy gatunków).

Wydzielenie czystych węglowodorów z ropy naftowej odbywa się najczęściej za pomocą

destylacji frakcyjnej; stosuje się także ekstrakcję za pomocą selektywnych

rozpuszczalników oraz krystalizację.

W skład ropy naftowej wchodzą trzy grupy węglowodorów:

- alkany

- cykloalkany

- areny

Ropa naftowa nie zawiera w zasadzie alkenów i alkinów. W zależności od jej

pochodzenia procentowy udział poszczególnych składników jest zróżnicowany.

W wyniku destylacji ropy naftowej uzyskuje się szereg frakcji wrzących w różnych

zakresach temperatury. W miarę podwyższania temperatury ropy destylują z niej coraz

to trudniej lotne składniki. Produktami są :

v eter naftowy C5 - C6 o temperaturze wrzenia 20 - 90°C stosowany jako rozpuszczalnik

v benzyna lekka C6 - C7 o temperaturze wrzenia 90 - 120°C stosowana także jako

rozpuszczalnik

v benzyna ciężka C7 - C12 o temperaturze wrzenia 100 - 200°C stosowana jako paliwo

w silnikach spalinowych

v nafta C12 - C18 o temperaturze wrzenia 170 - 270°C stosowana jako paliwo

v olej gazowy lekki >C18 o temperaturze wrzenia 230 - 300°C stosowany jako paliwo

v olej smarowy >C18 o temperaturze wrzenia powyżej 300°C i stosowany jako smar

v mazut czyli pozostałość jest surowcem do produkcji smaru, parafiny i asfaltu oraz

surowcem w procesach krakowania stosowanych do otrzymywania benzyny.

Benzyna jest substancją ciekłą, bardzo lotną i łatwopalną o charakterystycznym

zapachu. Pary benzyny z powietrzem tworzą mieszanki wybuchowe. Nierozpuszczalna w

wodzie, natomiast dobrze rozpuszczalna w bezwodnym alkoholu - eterze, chloroformie,

itp. Stosuje się ją głównie jako paliwo do silników, jako środek piorący i odtłuszczający,

jako rozpuszczalnik tłuszczów farb i lakierów. Ponieważ rozwój motoryzacji pociąga za

sobą coraz większe zapotrzebowanie na benzynę, wyższe frakcje ropy naftowej takie jak

oleje i mazut, przerabiane są na benzynę w procesie krakingu. Proces ten polega na

termicznej lub katalitycznej degradacji węglowodorów, pozwalającej na uzyskanie

produktów o mniejszej masie cząsteczkowej. Benzyny krakowe różnią się od benzyn

otrzymywanych na drodze zwykłej destylacji ropy naftowej większą zawartością alkenów

i węglowodorów aromatycznych.

Kraking

Jeśli produkty destylacji ropy naftowej zawierające kilkanaście atomów węgla w

cząsteczce, a wiec frakcje olejową, zostaną podgrzane do temperatury około 500°C to

następuje rozerwanie wiązania pomiędzy atomami węgla. Długi łańcuch węglowodoru

pęka, przy czym tworzą się niższe węglowodory. W praktyce możemy powiedzieć, że z

oleju otrzymujemy benzynę. Z udziałem katalizatora kraking można przeprowadzić w

temperaturach od 400 do 500°C.

Jako katalizatory w metodzie krakingu stosowane są krzemiany glinu, magnezu lub

cyrkonu. Gazy krakowe stanowiące produkt uboczny krakingu stosuje się do produkcji

paliw lotniczych i jako surowce chemiczne.

Reforming

Zmiany składu frakcji benzynowych w celu uszlachetnienia benzyn uzyskiwanych

metodą destylacji ropy naftowej można uzyskać metoda reformingu, która polega na

izomeryzacji i dehydrocyklizacji n-alkanów oraz odwodornieniu cykloalkanów do

węglowodorów aromatycznych pod wpływem katalizatora platynowego. W ten sposób

podnosi się liczbę oktanową benzyny nawet o 40 jednostek, a także uzyskuje się alkeny i

areny.

Liczba oktanowa jest to wielkość określająca jakość benzyny (im wyższa liczba

oktanowa tym benzyna jest lepsza). Benzyny uzyskane bezpośrednio przez destylację

ropy naftowej mają liczbę oktanową od 50 do 76, benzyny z krakowania - 90, powstałe z

reformingu - około 100. Liczbę oktanową benzyn można podnieść o 15 - 16 jednostek

przez dodanie czteroetyloołowiu (powstaje etylina używana tylko jako paliwo - bardzo

trująca) Następną frakcją po benzynie jest nafta, czyli przezroczysta, żółta ciecz

niebieskawym połyskiem i charakterystycznym zapachem. Stosowana dawniej głównie

do oświetlania (lampa naftowa), obecnie używana jako paliwo do silników

wysokoprężnych lub odrzutowych i jako surowiec do otrzymywania benzyny metodą

krakingu lub reformingu. Kolejna frakcja po nafcie to olej gazowy lekki (solarowy). Jest

używany jako paliwo do silników wysokoprężnych Diesla - tańsze od benzyny, ponieważ

nie wymaga przeróbki chemicznej. Cięższe frakcje olejowe (olej smarowy) służą do

smarowania mechanizmów.

Drugim węglowodorem w przyrodzie jest Gaz Ziemny inaczej gaz mineralny. Występuje

obok ropy naftowej jako tak zwany gaz mokry lub osobno w złożach jako gaz suchy.

Głównym składnikiem gazu ziemnego mokrego jest metan, poza tym etan i kilka

wyższych węglowodorów dających łatwo się skroplić. Podczas przeróbki "mokrych"

gazów poddaje się tzw. Odbenzynowaniu - oddziela się benzynę od zawartych w nich

węglowodorów niższych. W wyniku tego procesu otrzymuje się gazolinę oraz gaz suchy

składający się głównie z metanu a oprócz tego zawierający etan, propan, i niewielkie

ilości butanu. Gazolinę poddaj się stabilizacji i destylacji pod ciśnieniem oddzielając

węglowodory lekkie - powstaje gaz płynny (propan-butan) i gazolina stabilizowana

(pentany, heksany, heptany).

Gaz płynny przechowywany jest w czerwonych butlach stalowych. Jest stosowany jako

materiał opałowy w gospodarstwie domowym (tam gdzie nie ma jeszcze normalnej

instalacji gazowej), w kuchenkach turystycznych i zapalniczkach, ponadto do cięcia,

topnienie i spawania metali kolorowych oraz topienia szkła. Jest też nieocenionym oraz

podstawowym surowcem w wielu zakładach chemicznych. Gaz suchy stosuje się jako

paliwo, ale głównie jako surowiec w przemyśle chemicznym. Gazolina stabilizowana

stosowana jest jako składnik podnoszący prężność par benzyny, a także jako

rozpuszczalnik tłuszczów.

Wegiel kamienny jest najczęściej występującym surowcem energetycznym pochodzenia

organicznego. W niektórych domach do dziś używa się go do ogrzewania. Obecnie

jednak większość węgla zużywana jest w przemyśle lub elektrowniach. Zanim zaczęto

wydobywać na szeroką skalę gaz ziemny uzyskiwano go z węgla. Węgiel Kamienny

zawdzięcza swoją popularność temu, iż w przeciwieństwie do innych skał pali się

wydzielając dużo ciepła i dużo energii. Przerabia się go w procesie koksowania (suchej

destylacji węgla) czyli wysokotemperaturowego (około 1000°C) odgazowywania w

piecach koksowniczych bez dostępu powietrza. Proces ten prowadzi do powstania

koksu, gazu koksowniczego, wody pogazowej i smoły pogazowej

KOKS

Substancja stała - tworzy szaroczarne, nieregularne bryły o budowie gąbczastej,

składające się w 90% z węgla. Stosowany jako paliwo i reduktor w procesie

wielkopiecowym (otrzymywanie stali z rud żelaza) oraz jako bezdymne paliwo do

centralnego ogrzewania.

WODA POGAZOWA - Stanowi mieszaninę zawierającą amoniak, sole amonowe ((NH4)

CO3, NH4Cl, (NH4)2S, (NH4)2SO4, (NH4)2S2O3, NH4SCN), pirydynę, fenole i inne

związki. Jest surowcem do otrzymywania amoniaku i siarczanu amonu.

smoła węglowa, smoła pogazowa - gęsta ciecz barwy czarnej o mazistej konsystencji. W

skład smoły węglowej wchodzą głównie węglowodory aromatyczne, fenole, zasady

pirydynowe i chinolinowe. Jest surowcem do otrzymywania paku oraz wielu związków

organicznych (np. benzenu, toluenu, fenolu, acenaftenu. Gaz koksowniczy - zawiera

m.in. H2, O2, N2, CO2, NH3, H2S, węglowodory nasycone (głównie metan a także etan,

propan i butan), nienasycone (etylen, acetylen), aromatyczne (benzen, toluen). Jest on

cennym surowcem chemicznym. Stosowany jest także jako paliwo - po uprzednim

usunięciu z niego amoniaku, smoły pogazowej i węglowodorów aromatycznych. Podczas

wstępnego chłodzenia gazu wraz ze smołą wykrapla się woda pogazowa, w której

rozpuszcza się ok. 75% amoniaku, dlatego nazywa się ją wodą amoniakalną. Amoniak

odzyskiwany z wody amoniakalnej ze względu na zanieczyszczenia używa się tylko do

produkcji siarczanu (VI) amonu stosowanego jako nawóz sztuczny.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: