Каковы основные области применения нефти

Сложный состав нефти позволяет получать из неё большое количество продуктов. Основные методы переработки нефти — перегонка и крекинг.

Углеводороды нефти кипят при разных температурах. Чем больше молекулярная масса вещества, тем выше его температура кипения. На этой закономерности основано разделение нефти на отдельные части, или фракции.

Фракции — смеси веществ, имеющих близкие значения температур кипения.
При перегонке нефти получают бензин , лигроин , керосин , газойль и мазут .

Бензин содержит лёгкие углеводороды с числом атомов углерода от (5) до (11) и используется как топливо для автомобильных двигателей. В состав керосина входят более тяжёлые углеводороды ( C 12 – C 18 ). Он применяется в качестве топлива для авиационных двигателей. Более тяжёлый газойль ( C > 18 ) используется в качестве дизельного топлива.

Мазут также разделяют перегонкой при пониженном давлении на смазочные масла. Оставшийся после отделения смазочных масел гудрон применяется для асфальтирования дорог.

Что происходит с нефтью и газом и каковы шансы России. Марсель Салихов — Алексей Мамонтов

Для увеличения выхода бензина, а также для получения из нефти химического сырья применяют термический и каталитический крекинг.

Крекинг — высокотемпературная переработка нефти с целью получения продуктов с меньшими молекулярными массами.

При нагревании углеводородов с длинными углеродными цепями происходит их расщепление на более короткие молекулы. При этом образуются насыщенные и ненасыщенные углеводороды:

C 20 H 42 ⟶ t C 10 H 22 + C 10 H 20 .

В результате крекинга получают дополнительное количество бензина. Продукты крекинга содержат химически активные ненасыщенные углеводороды, которые используют в химической промышленности для производства полимеров и других органических веществ.

Источник: www.yaklass.ru

§ 8. Нефть и способы у ее переработки

Нефть — природная смесь углеводородов, в основном алканов линейного и разветвленного строения, содержащих в молекулах от 5 и более атомов углерода, с другими органическими соединениями, прежде всего полиароматическими углеводородами (т. е. углеводородами, в молекулах которых содержится несколько соединенных между собой бензольных колец).

Газообразные и твердые компоненты нефти растворены в ее жидких составляющих, что и определяет ее агрегатное состояние.

Нефть — это черная, а иногда темно-коричневая или бурая густая маслянистая (по-английски нефть так и называется oil — масло) жидкость со своеобразным запахом. Нефть нерастворима в воде. Плотность у нее меньше» чем у воды, поэтому, попадая в воду, нефть растекается по поверхности, препятствуя растворению кислорода и других компонентов воздуха в воде. Поэтому в случае аварий перевозящих нефть судов (танкеров) разливы нефти вызывают гибель микроорганизмов и других водных обитателей, приводя к экологическим катастрофам (рис. 27).

Галилео. Нефть 🛢 Oil

Рис. 27.
Последствия катастроф, связанных с разливом нефти

Существуют бактерии, способные использовать компоненты нефти в качестве пищи, преобразуя ее в безвредные продукты жизнедеятельности. Применение таких культур бактерий является наиболее экологически безопасным и перспективным путем борьбы с загрязнениями окружающей среды нефтью в процессе ее добычи, транспортировки и переработки.

Представляя собой смесь различных веществ, нефть не имеет постоянной температуры кипения. Каждый ее компонент сохраняет в смеси свои индивидуальные свойства, что и позволяет разделить смесь на составляющие. Для этого нефть очищают от механических примесей, серосодержащих органических соединений и подвергают фракционной перегонке, или ректификации.

Фракционная перегонка, или ректификатор ция, — это физический способ разделения смеси компонентов, основанный на различии их температур кипения.

Фракционную перегонку осуществляют на нефтеперегонных заводах в специальных установках — ректификационных колоннах (рис. 28), в которых повторяются циклы испарения и конденсации жидких веществ, содержащихся в нефти.

Рис. 28.
Схема установки (ректификационной колонны) для непрерывной перегонки нефти и области применения нефтепродуктов

В ректификационную колонну поступает очищенная нефть, нагретая в трубчатой печи до температуры 320— 350 °С.

Ректификационная колонна имеет горизонтальные перегородки с отверстиями — тарелки (рис. 29), на которых происходит конденсация фракций нефти.

Рис. 29.
Устройство тарелок ректификационной колонны

• ректификационные газы — смесь низкомолекулярных углеводородов, преимущественно пропана и бутана (tкип< 40 °С);
• газолиновую фракцию (бензин) — углеводороды состава от С5Н12 до С11Н24 (tкип = 40—200 °С); при более тонком разделении этой фракции получают газолин (петролейный эфир, tкип = 40—70 °С) и бензин = = 70—120 °С);
• лигроиновую фракцию — углеводороды состава от С8Н18 до С14Н30 (tкип = 150-250 °С);
• керосиновую фракцию (керосин) — углеводороды состава от С12Н26 до С18Н38 (tкип = 180—300 °С);
• дизельное топливо — углеводороды состава от C13H28 до C19H36 (tкип = 200—360 °С).

Остаток перегонки нефти — мазут содержит углеводороды состава от С15Н32 до С50Н102. Перегонкой при пониженном давлении из мазута получают соляровое масло (С18Н38—С25Н52), смазочные масла (С28Н58—С38Н78), вазелин и парафин — легкоплавкие смеси твердых углеводородов. Твердый остаток перегонки мазута — гудрон и продукты его переработки — битум и асфальт используют для изготовления дорожных покрытий.

Наиболее ценная фракция перегонки нефти — это бензин, который применяется главным образом как топливо для автомобильных и авиационных двигателей внутреннего сгорания. Однако в процессе ректификации его выход составляет не более 18—20% от массы сырой нефти. Значительно больше получается лигроиновой и керосиновой фракций, в которых содержатся углеводороды, имеющие в среднем в два раза более длинную углеродную цепь, чем в бензине.

Возможно ли из керосина получить бензин? Для этого необходимо разорвать длинные молекулы углеводородов пополам. Способ осуществления такого химического превращения предложил в 1891 г. русский инженер В. Г. Шухов. При нагревании углеводородов керосиновой фракции до температуры 500—600 °С молекула ал-кана разрывается примерно пополам, образуя два углеводорода с более короткой углеродной цепочкой, например:

Один из продуктов реакции — октан — это углеводород бензиновой фракции.

Второму продукту реакции расщепления до состояния насыщенности не хватает двух атомов водорода. Следовательно, октен относится к непредельным углеводородам.

Описанный процесс с конца XIX в. стал широко внедряться в промышленность и получил очень точное название — крекинг (от англ. crack — расщеплять).

Крекинг — процесс термического расщепления углеводородов.

Крекинг, проведенный в присутствии катализаторов, называют каталитическим. Он приводит к получению бензина высокого качества.

Качество бензина определяется его детонационной устойчивостью, т. е. способностью выдерживать при высоких температурах сильное сжатие в цилиндре двигателя без самопроизвольного возгорания.

В двигателях внутреннего сгорания воспламенение горючего происходит от запальной свечи, дающей искру в момент наибольшего сжатия поршнем смеси газов (рис. 30). Однако при сжатии смеси паров бензина и воздуха углеводороды нормального строения образуют вещества, вызывающие преждевременное воспламенение, что приводит к быстрому износу двигателя. Это явление называют детонацией.

Рис. 30.
Схема двигателя внутреннего сгорания

Способность предельных углеводородов к детонации зависит от строения алкана. Так, углеводороды разветвленного и циклического строения способны выдерживать более высокую степень сжатия по сравнению с линейными молекулами.

Количественным показателем качества бензина является его октановое число. За начало отсчета в октановой шкале принята детонационная устойчивость гептана нормального строения (октановое число 0), а за 100 — октановое число изооктана. Октановое число бензина, например АИ-92, показывает, что данное горючее имеет такую же детонационную устойчивость, как смесь 92% изооктана и 8% м-гептана.

В результате каталитического крекинга получают бензин с более высоким значением октанового числа, поскольку наряду с процессами крекинга протекают также процессы изомеризации алканов, например:

Для повышения октанового числа используют также процесс риформинга низкосортных сортов бензина, который подвергают нагреванию в присутствии катализаторов, например платины. При этом углеводороды линейного строения не только изомеризуются, но также превращаются в циклические и ароматические, что и приводит к повышению октанового числа.

В отличие от двигателя внутреннего сгорания, в дизельных двигателях отсутствует свеча зажигания, так как смесь дизельного топлива с воздухом воспламеняется только в результате сжатия. Поэтому дизельные двигатели должны быть хорошо отрегулированы, чтобы поли-ароматические углеводороды, входящие в состав топлива, успевали полностью сгореть.

Новые слова и понятия

1. Нефть.
2. Фракционная перегонка, или ректификация.
3. Ректификационные газы, газолиновая фракция (бензин), лигроиновая фракция, керосиновая фракция, дизельное топливо, мазут.
4. Продукты перегонки нефти.
5. Крекинг и рнформинг.
6. Детонационная устойчивость, октановое число.

Вопросы и задания

1. Назовите важнейшие месторождения нефти в Российской Федерации, используя карты из географического атласа.
2. Как мировые цены на нефть влияют на бюджет нашей страны? Предложите свои варианты уменьшения зависимости экономики России от колебаний мировых цен на нефть.
3. Как утечки нефти при ее добыче и транспортировке влияют на состояние окружающей среды? Приведите примеры последних сообщений из средств массовой информации о катастрофах, связанных с разливами нефти.
4. Каков состав нефти? Какие физические свойства компонентов нефти лежат в основе ее перегонки?
5. Что такое бензины; октановое число? Как его повышают?
6. Назовите по международной номенклатуре изооктан

Запишите уравнения реакций крекинга эйкозана С20Н42 до углеводородов бензиновой фракции.

Как связана ваша будущая профессия (например, экономист, юрист, эколог, геолог, инженер) с добычей и переработкой углеводородного сырья?

Как связана повседневная жизнь человека с добычей и переработкой углеводородного сырья и мировыми ценами на нефть?

Источник: tepka.ru

Что делают из нефти? Основные нефтепродукты

Очень многое из того, что мы используем в быту, в какой-то мере состоит из нефти. Зубная щетка, электрический чайник, телевизор, светильник, игрушки, посуда – эти и многие другие предметы, состоящие из пластмассы, являются важным результатом развития химической промышленности и применения «черного золота». Какие продукты делают из нефти и почему она незаменима для человечества – попробуем разобраться в этой статье.

Промышленная ценность нефти

Нефть является одним из наиболее ценных и популярных видов сырья. А страны, владеющими ее месторождениями, фактически управляют мировой экономикой.

На протяжении всей истории человечества люди изучали природные ресурсы и учились извлекать из них полезные свойства. Так, исследовав ее структуру, химики установили, что можно делать из нефти много полезных продуктов. Таким образом, «черное золото» вошло во все сферы жизнедеятельности человека.

В повседневной жизни человека окружает множество вещей и средств, о происхождении которых он даже не догадывается. Что делают из нефти? Ответ на это вопрос кроется в структуре этого уникального природного ресурса, который состоит из смеси углеродов и важных химических соединений. Под влиянием определенного давления и температуры происходит удаление из нефти ненужных компонентов, и создаются чистые нефтепродукты.

Как происходит переработка нефти

Дело в том, что в сыром виде нефть не используется. Сразу после добывания «черное золото» проходит определенную переработку. На первом этапе сырье очищают. Затем проводят первичную и вторичную переработку. При первичной нефть перегоняют, разделяя ее составляющие компоненты на отдельные части – фракции.

На этом этапе получают разные виды топлива: бензин, солярку, дизельное и реактивное топливо. Это и есть ответ на часто задаваемый вопрос о том, как из нефти делают бензин. Также во время переработки получают сжиженный газ, мазут, смазочные материалы – вазелин, гидравлические и электроизоляционные масла и т. д. Много полезных продуктов производят при последующей переработке мазута. Так, из этого нефтяного остатка изготовляют парафин, битум, жидкое котельное топливо, асфальт и многие масла.

Многие компоненты, полученные при первичной переработке нефти, применяются производителями косметики: вазелиновые и парфюмерные масла, петролатум, пропиленгликоль и т. д. После отделения фракций остается гудрон – нефтяной концентрат, который обладает отличной гидроизоляцией, поэтому используется в строительстве дорог и домов.

Когда все составляющие отделены, приступают к вторичной переработке нефти. На этом этапе структура ее углеродов изменяется. При этом получают сырье, которое используют для производства каучука, пластмассы, синтетических тканей, резины, полиэтилена, полимера, полипропилена, воска, лаков, красок, растворителей, ядохимикатов.

Что делают из нефти

Практически невозможно назвать все продукты, которые производят на основе нефти и ее компонентов. В общем количестве насчитывается около 6000 таких изделий. Остановимся на наиболее известных и важных продуктах.

Топливо

Всем хорошо известно, что нефть является главным сырьем для производства топлива (бензина, дизеля и керосина). Оно считается основным продуктом, получаемым из нефти, от которого зависит вся мировая экономика. Согласно цифрам, производство бензина занимает 50% от общего объема всех изготовляемых нефтепродуктов.

Пластмасса

Каждый год в целом мире производится около 180 млн тонн пластмассы. Большинство людей даже не догадываются о том, что делают из нефти такие необходимые в повседневной жизни предметы, как пищевые и мусорные контейнеры, коробочки, мебель, детали для техники и автомобилей, посуда, аксессуары для одежды, игрушки и многие другие пластмассовые мелочи. Таким образом, товары из этого материала занимают второе место по распространенности. Такая популярность пластмассы объясняется ее дешевизной, легкостью в обработке и возможностью многократной переработки.

Полиэтилен и пластик

В современном мире полиэтилен является практически незаменимым материалом. Из него ежегодно производят миллионы пластиковых потребительских товаров. Самыми популярными продуктами из полиэтилена считаются упаковочные материалы и пластиковые бутылки. Полиэтилен очень удобно использовать в промышленных целях, поскольку он очень пластичный и способен легко менять форму.

Синтетика

В последнее время все большей популярностью пользуются синтетические ткани. Такие материалы обладают важными свойствами, отличающими их от натуральных тканей. Например, самый популярный синтетический материал – нейлон — является наиболее прочной тканью. А вместо шерсти в текстильной промышленности используют акрил и лайкру.

Очень часто в состав многих тканей входит полиэстер. Эта синтетическая составляющая придает изделию эластичность, большую прочность. Полиэстер часто добавляют как в натуральные ткани, так и в синтетические. Определить такой материал несложно – после сжатия он практически не мнется. Но все же полиэстер имеет огромный недостаток – он практически не пропускает воздух.

Лечебные и косметические средства

Благодаря полезным свойствам, некоторые компоненты нефти широко используются в медицине. Наиболее известное лекарство, которое производят из нее, – «Аспирин», или ацетилсалициловая кислота. Еще в конце XIX века ученые открыли принцип выработки из фенола лекарственного средства, которое осталось популярным и до наших дней. Из него производят антисептики, антибиотики, противотуберкулезные препараты, лекарства от желудочно-кишечных заболеваний, успокаивающие средства.

Особое место занимают нефтепродукты в жизни современной женщины. Дело в том, что нефть широко применяется в косметологии. На основе ее составляющих производят тени для век, лаки для ногтей, карандаши для губ и глаз. Большая часть парфюмерии также состоит из продуктов нефтехимии.

Пересчитывать все, что делают из нефти, можно очень долго. Практически каждый предмет, который мы используем в своей жизни, частично состоит из нефтепродуктов. Такое широкое использование «черного золота» является главной причиной постоянного роста его стоимости. И это справедливо, ведь нефть не только дает человечеству возможность согреться и быстро передвигаться, но и способствует созданию комфортных бытовых условий, без которых трудно представить современную жизнь.

Источник: www.syl.ru