--> Íåôòü è ñïîñîáû åå ïåðåðàáîòêè. Õèìèÿ 10 êëàññ. ÃÄÇ. Ãàáðèåëÿí.Èíòåðàêòèâíûå çàäàíèÿ

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Õèìèÿ 10 êëàññ. ÃÄÇ. Ãàáðèåëÿí

Óãëåâîäîðîäû è èõ ïðèðîäíûå èñòî÷íèêè

 


§ 8. Íåôòü è ñïîñîáû åå ïåðåðàáîòêè

Íåôòü — ïðèðîäíàÿ ñìåñü óãëåâîäîðîäîâ, â îñíîâíîì àëêàíîâ ëèíåéíîãî è ðàçâåòâëåííîãî ñòðîåíèÿ, ñîäåðæàùèõ â ìîëåêóëàõ îò 5 è áîëåå àòîìîâ óãëåðîäà, ñ äðóãèìè îðãàíè÷åñêèìè ñîåäèíåíèÿìè, ïðåæäå âñåãî ïîëèàðîìàòè÷åñêèìè óãëåâîäîðîäàìè (ò. å. óãëåâîäîðîäàìè, â ìîëåêóëàõ êîòîðûõ ñîäåðæèòñÿ íåñêîëüêî ñîåäèíåííûõ ìåæäó ñîáîé áåíçîëüíûõ êîëåö).

Ãàçîîáðàçíûå è òâåðäûå êîìïîíåíòû íåôòè ðàñòâîðåíû â åå æèäêèõ ñîñòàâëÿþùèõ, ÷òî è îïðåäåëÿåò åå àãðåãàòíîå ñîñòîÿíèå.

Íåôòü — ýòî ÷åðíàÿ, à èíîãäà òåìíî-êîðè÷íåâàÿ èëè áóðàÿ ãóñòàÿ ìàñëÿíèñòàÿ (ïî-àíãëèéñêè íåôòü òàê è íàçûâàåòñÿ oil — ìàñëî) æèäêîñòü ñî ñâîåîáðàçíûì çàïàõîì. Íåôòü íåðàñòâîðèìà â âîäå. Ïëîòíîñòü ó íåå ìåíüøå, ÷åì ó âîäû, ïîýòîìó, ïîïàäàÿ â âîäó, íåôòü ðàñòåêàåòñÿ ïî ïîâåðõíîñòè, ïðåïÿòñòâóÿ ðàñòâîðåíèþ êèñëîðîäà è äðóãèõ êîìïîíåíòîâ âîçäóõà â âîäå. Ïîýòîìó â ñëó÷àå àâàðèé ïåðåâîçÿùèõ íåôòü ñóäîâ (òàíêåðîâ) ðàçëèâû íåôòè âûçûâàþò ãèáåëü ìèêðîîðãàíèçìîâ è äðóãèõ âîäíûõ îáèòàòåëåé, ïðèâîäÿ ê ýêîëîãè÷åñêèì êàòàñòðîôàì (ðèñ. 27).

Ñóùåñòâóþò áàêòåðèè, ñïîñîáíûå èñïîëüçîâàòü êîìïîíåíòû íåôòè â êà÷åñòâå ïèùè, ïðåîáðàçóÿ åå â áåçâðåäíûå ïðîäóêòû æèçíåäåÿòåëüíîñòè. Ïðèìåíåíèå òàêèõ êóëüòóð áàêòåðèé ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå ýêîëîãè÷åñêè áåçîïàñíûì è ïåðñïåêòèâíûì ïóòåì áîðüáû ñ çàãðÿçíåíèÿìè îêðóæàþùåé ñðåäû íåôòüþ â ïðîöåññå åå äîáû÷è, òðàíñïîðòèðîâêè è ïåðåðàáîòêè.

Ïðåäñòàâëÿÿ ñîáîé ñìåñü ðàçëè÷íûõ âåùåñòâ, íåôòü íå èìååò ïîñòîÿííîé òåìïåðàòóðû êèïåíèÿ. Êàæäûé åå êîìïîíåíò ñîõðàíÿåò â ñìåñè ñâîè èíäèâèäóàëüíûå ñâîéñòâà, ÷òî è ïîçâîëÿåò ðàçäåëèòü ñìåñü íà ñîñòàâëÿþùèå. Äëÿ ýòîãî íåôòü î÷èùàþò îò ìåõàíè÷åñêèõ ïðèìåñåé, ñåðîñîäåðæàùèõ îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé è ïîäâåðãàþò ôðàêöèîííîé ïåðåãîíêå, èëè ðåêòèôèêàöèè.

Ïîñëåäñòâèÿ êàòàñòðîô, ñâÿçàííûõ ñ ðàçëèâîì íåôòè

Ôðàêöèîííóþ ïåðåãîíêó îñóùåñòâëÿþò íà íåôòåïåðåãîííûõ çàâîäàõ â ñïåöèàëüíûõ óñòàíîâêàõ — ðåêòèôèêàöèîííûõ êîëîííàõ (ðèñ. 28), â êîòîðûõ ïîâòîðÿþòñÿ öèêëû èñïàðåíèÿ è êîíäåíñàöèè æèäêèõ âåùåñòâ, ñîäåðæàùèõñÿ â íåôòè.

Ñõåìà óñòàíîâêè (ðåêòèôèêàöèîííîé êîëîííû) äëÿ íåïðåðûâíîé ïåðåãîíêè íåôòè è îáëàñòè ïðèìåíåíèÿ íåôòåïðîäóêòîâ

Óñòðîéñòâî òàðåëîê ðåêòèôèêàöèîííîé êîëîííû

 ðåêòèôèêàöèîííóþ êîëîííó ïîñòóïàåò î÷èùåííàÿ íåôòü, íàãðåòàÿ â òðóá÷àòîé ïå÷è äî òåìïåðàòóðû 320— 350 °Ñ.

Ðåêòèôèêàöèîííàÿ êîëîííà èìååò ãîðèçîíòàëüíûå ïåðåãîðîäêè ñ îòâåðñòèÿìè — òàðåëêè (ðèñ. 29), íà êîòîðûõ ïðîèñõîäèò êîíäåíñàöèÿ ôðàêöèé íåôòè. Íà âûñîêèõ òàðåëêàõ ñêàïëèâàþòñÿ áîëåå ëåãêîêèïÿùèå ôðàêöèè, íà íèæíèõ — âûñîêîêèïÿùèå. Â òàêîì ïðîìûøëåííîì ïðîöåññå íåôòü ðàçäåëÿþò íà ñëåäóþùèå ôðàêöèè:

  • ðåêòèôèêàöèîííûå ãàçû — ñìåñü íèçêîìîëåêóëÿðíûõ óãëåâîäîðîäîâ, ïðåèìóùåñòâåííî ïðîïàíà è áóòàíà (têèï < 40 °Ñ);
  • ãàçîëèíîâóþ ôðàêöèþ (áåíçèí) — óãëåâîäîðîäû ñîñòàâà îò Ñ5Í12 äî C11H24 (têèï = 40—200 °Ñ); ïðè áîëåå òîíêîì ðàçäåëåíèè ýòîé ôðàêöèè ïîëó÷àþò ãàçîëèí (ïåòðîëåéíûé ýôèð, têèï = 40—70 °Ñ) è áåíçèí (têèï = 70—120 °Ñ);
  • ëèãðîèíîâóþ ôðàêöèþ — óãëåâîäîðîäû ñîñòàâà îò Ñ8Í18 äî Ñ14Í30 (têèï = 150-250 °Ñ);
  • êåðîñèíîâóþ ôðàêöèþ (êåðîñèí) — óãëåâîäîðîäû ñîñòàâà îò Ñ12Í26 äî Ñ18Í38 (têèï = 180—300 °Ñ);
  • äèçåëüíîå òîïëèâî — óãëåâîäîðîäû ñîñòàâà îò C13H28 äî C19H36 (têèï = 200—360 °Ñ).

    Îñòàòîê ïåðåãîíêè íåôòè — ìàçóò ñîäåðæèò óãëåâîäîðîäû ñîñòàâà îò Ñ15Í32 äî Ñ50Í102. Ïåðåãîíêîé ïðè ïîíèæåííîì äàâëåíèè èç ìàçóòà ïîëó÷àþò ñîëÿðîâîå ìàñëî (Ñ18Í38—Ñ25Í52), ñìàçî÷íûå ìàñëà (Ñ28Í58—Ñ38Í78), âàçåëèí è ïàðàôèí — ëåãêîïëàâêèå ñìåñè òâåðäûõ óãëåâîäîðîäîâ. Òâåðäûé îñòàòîê ïåðåãîíêè ìàçóòà — ãóäðîí è ïðîäóêòû åãî ïåðåðàáîòêè — áèòóì è àñôàëüò èñïîëüçóþò äëÿ èçãîòîâëåíèÿ äîðîæíûõ ïîêðûòèé.

    Íàèáîëåå öåííàÿ ôðàêöèÿ ïåðåãîíêè íåôòè — ýòî áåíçèí, êîòîðûé ïðèìåíÿåòñÿ ãëàâíûì îáðàçîì êàê òîïëèâî äëÿ àâòîìîáèëüíûõ è àâèàöèîííûõ äâèãàòåëåé âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ. Îäíàêî â ïðîöåññå ðåêòèôèêàöèè åãî âûõîä ñîñòàâëÿåò íå áîëåå 18—20% îò ìàññû ñûðîé íåôòè. Çíà÷èòåëüíî áîëüøå ïîëó÷àåòñÿ ëèãðîèíîâîé è êåðîñèíîâîé ôðàêöèé, â êîòîðûõ ñîäåðæàòñÿ óãëåâîäîðîäû, èìåþùèå â ñðåäíåì â äâà ðàçà áîëåå äëèííóþ óãëåðîäíóþ öåïü, ÷åì â áåíçèíå.

    Âîçìîæíî ëè èç êåðîñèíà ïîëó÷èòü áåíçèí? Äëÿ ýòîãî íåîáõîäèìî ðàçîðâàòü äëèííûå ìîëåêóëû óãëåâîäîðîäîâ ïîïîëàì. Ñïîñîá îñóùåñòâëåíèÿ òàêîãî õèìè÷åñêîãî ïðåâðàùåíèÿ ïðåäëîæèë â 1891 ã. ðóññêèé èíæåíåð Â. Ã. Øóõîâ. Ïðè íàãðåâàíèè óãëåâîäîðîäîâ êåðîñèíîâîé ôðàêöèè äî òåìïåðàòóðû 500—600 °Ñ ìîëåêóëà àëêàíà ðàçðûâàåòñÿ ïðèìåðíî ïîïîëàì, îáðàçóÿ äâà óãëåâîäîðîäà ñ áîëåå êîðîòêîé óãëåðîäíîé öåïî÷êîé, íàïðèìåð:

    ãåêñàäåêàí

    Îäèí èç ïðîäóêòîâ ðåàêöèè — îêòàí — ýòî óãëåâîäîðîä áåíçèíîâîé ôðàêöèè.

    Âòîðîìó ïðîäóêòó ðåàêöèè ðàñùåïëåíèÿ äî ñîñòîÿíèÿ íàñûùåííîñòè íå õâàòàåò äâóõ àòîìîâ âîäîðîäà. Ñëåäîâàòåëüíî, îêòåí îòíîñèòñÿ ê íåïðåäåëüíûì óãëåâîäîðîäàì.

    Îïèñàííûé ïðîöåññ ñ êîíöà XIX â. ñòàë øèðîêî âíåäðÿòüñÿ â ïðîìûøëåííîñòü è ïîëó÷èë î÷åíü òî÷íîå íàçâàíèå — êðåêèíã (îò àíãë, crack — ðàñùåïëÿòü).

    Êðåêèíã

    Êðåêèíã, ïðîâåäåííûé â ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòîðîâ, íàçûâàþò êàòàëèòè÷åñêèì. Îí ïðèâîäèò ê ïîëó÷åíèþ áåíçèíà âûñîêîãî êà÷åñòâà.

    Ñõåìà äâèãàòåëÿ âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ

    Êà÷åñòâî áåíçèíà îïðåäåëÿåòñÿ åãî äåòîíàöèîííîé óñòîé÷èâîñòüþ, ò. å. ñïîñîáíîñòüþ âûäåðæèâàòü ïðè âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ ñèëüíîå ñæàòèå â öèëèíäðå äâèãàòåëÿ áåç ñàìîïðîèçâîëüíîãî âîçãîðàíèÿ.

     äâèãàòåëÿõ âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ âîñïëàìåíåíèå ãîðþ÷åãî ïðîèñõîäèò îò çàïàëüíîé ñâå÷è, äàþùåé èñêðó â ìîìåíò íàèáîëüøåãî ñæàòèÿ ïîðøíåì ñìåñè ãàçîâ (ðèñ. 30). Îäíàêî ïðè ñæàòèè ñìåñè ïàðîâ áåíçèíà è âîçäóõà óãëåâîäîðîäû íîðìàëüíîãî ñòðîåíèÿ îáðàçóþò âåùåñòâà, âûçûâàþùèå ïðåæäåâðåìåííîå âîñïëàìåíåíèå, ÷òî ïðèâîäèò ê áûñòðîìó èçíîñó äâèãàòåëÿ. Ýòî ÿâëåíèå íàçûâàþò äåòîíàöèåé.

    Ñïîñîáíîñòü ïðåäåëüíûõ óãëåâîäîðîäîâ ê äåòîíàöèè çàâèñèò îò ñòðîåíèÿ àëêàíà. Òàê, óãëåâîäîðîäû ðàçâåòâëåííîãî è öèêëè÷åñêîãî ñòðîåíèÿ ñïîñîáíû âûäåðæèâàòü áîëåå âûñîêóþ ñòåïåíü ñæàòèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ ëèíåéíûìè ìîëåêóëàìè.

    Êîëè÷åñòâåííûì ïîêàçàòåëåì êà÷åñòâà áåíçèíà ÿâëÿåòñÿ åãî îêòàíîâîå ÷èñëî. Çà íà÷àëî îòñ÷åòà â îêòàíîâîé øêàëå ïðèíÿòà äåòîíàöèîííàÿ óñòîé÷èâîñòü ãåïòàíà íîðìàëüíîãî ñòðîåíèÿ (îêòàíîâîå ÷èñëî 0), à çà 100 — îêòàíîâîå ÷èñëî èçîîêòàíà. Îêòàíîâîå ÷èñëî áåíçèíà, íàïðèìåð ÀÈ-92, ïîêàçûâàåò, ÷òî äàííîå ãîðþ÷åå èìååò òàêóþ æå äåòîíàöèîííóþ óñòîé÷èâîñòü, êàê ñìåñü 92% èçîîêòàíà è 8% í-ãåïòàíà.

     ðåçóëüòàòå êàòàëèòè÷åñêîãî êðåêèíãà ïîëó÷àþò áåíçèí ñ áîëåå âûñîêèì çíà÷åíèåì îêòàíîâîãî ÷èñëà, ïîñêîëüêó íàðÿäó ñ ïðîöåññàìè êðåêèíãà ïðîòåêàþò òàêæå ïðîöåññû èçîìåðèçàöèè àëêàíîâ, íàïðèìåð:

    ê-ïåíòàí

    Äëÿ ïîâûøåíèÿ îêòàíîâîãî ÷èñëà èñïîëüçóþò òàêæå ïðîöåññ ðèôîðìèíãà íèçêîñîðòíûõ ñîðòîâ áåíçèíà, êîòîðûé ïîäâåðãàþò íàãðåâàíèþ â ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòîðîâ, íàïðèìåð ïëàòèíû. Ïðè ýòîì óãëåâîäîðîäû ëèíåéíîãî ñòðîåíèÿ íå òîëüêî èçîìåðèçóþòñÿ, íî òàêæå ïðåâðàùàþòñÿ â öèêëè÷åñêèå è àðîìàòè÷åñêèå, ÷òî è ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ îêòàíîâîãî ÷èñëà.

     îòëè÷èå îò äâèãàòåëÿ âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ, â äèçåëüíûõ äâèãàòåëÿõ îòñóòñòâóåò ñâå÷à çàæèãàíèÿ, òàê êàê ñìåñü äèçåëüíîãî òîïëèâà ñ âîçäóõîì âîñïëàìåíÿåòñÿ òîëüêî â ðåçóëüòàòå ñæàòèÿ. Ïîýòîìó äèçåëüíûå äâèãàòåëè äîëæíû áûòü õîðîøî îòðåãóëèðîâàíû, ÷òîáû ïîëèàðîìàòè÷åñêèå óãëåâîäîðîäû, âõîäÿùèå â ñîñòàâ òîïëèâà, óñïåâàëè ïîëíîñòüþ ñãîðåòü.

    1. Íàçîâèòå âàæíåéøèå ìåñòîðîæäåíèÿ íåôòè â Ðîññèéñêîé Ôåäåðàöèè, èñïîëüçóÿ êàðòû èç ãåîãðàôè÷åñêîãî àòëàñà.

    2. Êàê ìèðîâûå öåíû íà íåôòü âëèÿþò íà áþäæåò íàøåé ñòðàíû? Ïðåäëîæèòå ñâîè âàðèàíòû óìåíüøåíèÿ çàâèñèìîñòè ýêîíîìèêè Ðîññèè îò êîëåáàíèé ìèðîâûõ öåí íà íåôòü.

    3. Êàê óòå÷êè íåôòè ïðè åå äîáû÷å è òðàíñïîðòèðîâêå âëèÿþò íà ñîñòîÿíèå îêðóæàþùåé ñðåäû? Ïðèâåäèòå ïðèìåðû ïîñëåäíèõ ñîîáùåíèé èç ñðåäñòâ ìàññîâîé èíôîðìàöèè î êàòàñòðîôàõ, ñâÿçàííûõ ñ ðàçëèâàìè íåôòè.

    4. Êàêîâ ñîñòàâ íåôòè? Êàêèå ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà êîìïîíåíòîâ íåôòè ëåæàò â îñíîâå åå ïåðåãîíêè?

    5. ×òî òàêîå áåíçèíû; îêòàíîâîå ÷èñëî? Êàê åãî ïîâûøàþò?

    6. Íàçîâèòå ïî ìåæäóíàðîäíîé íîìåíêëàòóðå èçîîêòàí

    èçîîêòàí

    7. Çàïèøèòå óðàâíåíèÿ ðåàêöèé êðåêèíãà ýéêîçàíà Ñ20Í42 äî óãëåâîäîðîäîâ áåíçèíîâîé ôðàêöèè.

    8. Êàê ñâÿçàíà âàøà áóäóùàÿ ïðîôåññèÿ (íàïðèìåð, ýêîíîìèñò, þðèñò, ýêîëîã, ãåîëîã, èíæåíåð) ñ äîáû÷åé è ïåðåðàáîòêîé óãëåâîäîðîäíîãî ñûðüÿ?

    9. Êàê ñâÿçàíà ïîâñåäíåâíàÿ æèçíü ÷åëîâåêà ñ äîáû÷åé è ïåðåðàáîòêîé óãëåâîäîðîäíîãî ñûðüÿ è ìèðîâûìè öåíàìè íà íåôòü?


     

  •  




    Ñîäåðæàíèå

    !-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
    . Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->