Презентация по химии на тему Природные источники углеводородов (10 класс)
Природные источники углеводородов и их переработка
… Или люди сделают так, чтобы в воздухе стало меньше дыма, или дым сделает так, что на Земле станет меньше людей. Дж. Баттон
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}Попутный газСН4 - 37-50%, С2Н6 - 18-19%, C3H8 - 15-18%, С4Н10 - 2-5%, C5H12 - 1-7%, С6Н14 - до 1%. СН4 - 80-98%, С2Н6 - 0,5-4%, C3H8 - 0,2 - 1,5%, С4Н10 - 0,1 - 1,0%, C5H12 – 0 – 1%, N2 – 2 – 13% Природный газ образует самостоятельные месторождения находится в залежах вместе с нефтью - растворяется в ней, находится над нефтью, образуя газовую шапку
Природный газ – самый перспективный вид топлива с учётом огромных его запасов в шельфовой зоне. Обладает высокой теплотворной способностью и не требует переработки перед использованием, легче осуществляется процесс добычи и транспортировки (по трубам большого диаметра). Имеются возможности создания крупных подземных хранилищ, сжижения газа (для транспортировки на большие расстояния и др. целей)
В качестве горючего природный газ имеет большие преимущества перед твёрдым и жидким топливом: теплота сгорания его значительно вышепри сжигании он не оставляет золыпродукты сгорания значительно более чистые в экологическом отношении
Фракции попутного газа Газовый бензин(пентан, гексан)добавка к бензинам для лучшего их воспламенения при запуске двигателя.
Фракции попутного газа Сухой газБытовой газ(пропан, бутан) используется в быту и автомобильном транспорте. для получения ацетилена, водорода и других веществ, а также в качестве топлива.(метан, этан)
По мнению большинства учёных, нефть представляет собой геохимически изменённые остатки некогда населявших земной шар растений и животных.Нефть
Теории происхождения нефтиТеория органического происхождения азотистые органические вещества, являющиеся продуктами распада природных веществ, присутствующих в тканях растений.Теория неорганического происхождения вода воздействует на раскалённые карбиды металлов с последующим изменением получающихся углеводородов под влиянием высокой T высокого P, воздействия металлов, воздуха, водорода и т.д.
Из нефтеносносных пластов, залегающих в земной коре иногда на глубине нескольких километров, нефть выходит на поверхность под давлением находящихся над ней газов или выкачивается насосами.
Основные нефтяные базы мира
один из главных районов по запасам нефти главный район добычи нефти главный район экспорта нефтиПерсидский залив
крупнейшая страна-производитель нефти в мире:• 11,1 млн бареллей в день• около 77 месторождений• самое большое месторождение – Гавар• Сафания – крупнейшее шельфовое месторождениеСаудовская Аравия
• 2-е место по запасам нефти• основные месторождения: Ажел, Киркук, МеджунИрак
• 3-е место по запасам нефти в мире (9,5 % мировых разведанных запасов нефти)• основные месторождения: Большой Бурган, Магва и АхмадиКувейт
• 5-е место по запасам нефти в мире (чуть менее 8 % мировых запасов)• основные районы запасов: Абу-Даби, Дубай, ШарджаОАЭ
• Оринокский район• 6-е место по запасам нефти в мире• основные месторождения – в заливе МаракайбоВенесуэла
• 7-е место по запасам нефти в мире (5 %)• 2-е место по добыче нефти в мире• 9,5 млн бареллей в день• эксплуатируются около 1200 нефтяных месторожденийРоссия
• главная нефтяная база РФ• дает 2/3 нефти страны• уникальное месторождение – СамотлорскоеЗападно-Сибирский район
• второй регион по добыче нефти в России• дает 1/4 нефти страны• основные базы: Татарстан (Альметьевск), Башкортостан (Туймазы) и Самарская область (Самарское)Волго-Уральский район
• крупнейшее месторождение – Усинское• добыча тяжелой нефти (шахтным способом)• производство низкотемпературного масла• на данный момент находится на пике своего развитияТимано-Печерская нефтяная база (Республика Коми)
• около 560 000 скважин• около 35 000 месторождений• главные нефтедобывающие районы: Техас, Луизиана, Аляска, Калифорния, Мексиканский заливСША
Основные районы: • Сахарский район • район Гвинейского заливаВедется разработка месторождений на океанском шельфе Гвинейского заливаАфрика
Баренцево,Охотское моряШельфовые зоны:Северноеморе
Нефть Нефть – вязкая маслянистая горючая жидкость, тёмного цвета со своеобразным запахом, обладающая слабой флуоресценцией, немного легче воды, нерастворима в воде.
Нефть Нефть – это смесь углеводородов (алканы, преимущественно нормального строения, циклоалканы, ароматические и редко алкены) с небольшой примесью кислородных, сернистых, азотистых и других соединений. Входят также высокомолекулярные соединения в виде смол, асфальтовых веществ.
Проблема загрязнения Мирового океана (на примере ряда органических соединений)Нефть и нефтепродуктыОсновные компоненты нефти - углеводороды подразделяются на 4 класса:(до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.Олефины
Фракции нефтиГазовая фракция кипит до 400С, содержит алканы нормального и разветвлённого строения до С5. Бензин (газолин) кипит 40 – 1800С, содержит С5 – С11. Входят нормальные и разветвлённые алканы, циклоалканы, арены. Применяется в качестве горючего для автомашин и самолётов с поршневыми двигателями, как растворитель масел, каучука, очистки тканей. Лигроин кипит 120 – 2400С, содержит С8 – С14. Применяется в качестве горючего для тракторов. Керосин кипит 150 – 3100С, содержит С12 – С18. Применяется в качестве горючего для тракторов, реактивных самолётов и ракет. Газойль кипит до 3500С, применяется в качестве горючего для дизелей.После перегонки нефти и выделения светлых продуктов остаётся вязкая чёрная жидкость – мазут.
Газолиновая фракция (бензин)С5Н12—С11Н24tкип от 40 до 180 °С
Лигроиновая фракцияС8Н18—С14Н30tкип от 120 до 240 °С
Керосиновая фракция (керосин)С12Н26—С18Н38tкип от 150 до 310 °С
ГазойльС13Н28—С19Н40tкип от 250 до 350 °С
МазутС15Н32—С50Н102tкип выше 350 °С
Применение вазелина и парафина
Смазочные масла, асфальт, гудрон
ДЕТОНАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ БЕНЗИНА - это взрывное сгорание бензина Смесь паров бензина и воздуха сжимается поршнем и поджигается электрической искрой. Чем сильнее сжимается смесь паров бензина с воздухом, тем больше детонационная стойкость бензина, тем больше мощность двигателя, меньше расходуется бензина. Бензин, пары которого даже при небольшом сжатии воспламеняются, обладают низкой детонационной стойкостью. Наименьшей стойкостью к детонации обладают алканы нормального строения, более устойчивы, алканы разветвленного строения, алкены, арены.
Для количественной характеристики детонационной стойкости бензинов введено октановое число.Октановое число изооктана (2,2,4-триметилпентана), обладающего высокой детонационной стойкостью, принято за 100. Октановое число н.гептана принято за 0. Смеси гептана и изооктана имеют октановое число, равное % содержанию изооктана в ней.
СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИПЕРЕГОНКА НЕФТИ(Первичная переработка)Физический процессНефть перегоняют в установках состоящих, из трубчатой печи и ректификационной колонны.
Установка для первичной переработки нефти
Ректификация– это процесс разделения нефти и нефтепродуктов на фракции, основанный на различии их температур кипения.
Ректификационная колонна
Мазут перегоняется в таких же установках только при пониженном давлении, что снижает температуру кипения. При перегонке получается бензин, содержащий в своем составе предельные углеводороды нормального строения. Он имеет низкую детонационную стойкость.
КРЕКИНГ (Вторичная переработка нефти) Химический процессТЕРМИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ470-550°Сдавлении 1,5-6 МПаКАТАЛИТИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ 350-500°С Катализаторы – природные или синтетические алюмосиликаты (цеолиты), AlCl3, MoS3, Cr2O3 Осуществляется переработка не самой нефти, а её фракций.
Цеолиты
Крекинг - термическое разложение углеводородов более тяжелых на более легкие.C16H34 С8H18 + С8Н16 C8H18 С4Н10 + С4H8C4H10 C2H6 + C2H4 C4H10 C3H6 + CH4
Состав бензиновТЕРМИЧЕСКИЙ КРЕКИНГалканы циклоалканы ареныалкены КАТАЛИТИЧЕСКИЙ КРЕКИНГ содержит меньше непредельных углеводов, больше ароматических и алканов с разветвленной цепью, что повышает детонационную стойкость бензина.Недостаток этого бензина в том, что при хранении он осмоляется. Для увеличения стойкости бензина добавляют антиокислители или антиосмолители.
Установка для каталитического крекинга
русский технолог и конструктор; произвел (1878) расчеты первого в России нефтепровода и руководил его постройкой; создал конструкции аппаратов дробной дистилляции нефтей;Шухов Владимир Григорьевич (1853–1939)
Примерно с 1885 г. Шухов начал строить на Волге первые русские речные танкеры-баржи.
получил (1891) патент на создание установки крекинга углеводородов нефти;впервые осуществил промышленное факельное сжигание жидкого топлива с помощью изобретенной им форсунки.Шухов Владимир Григорьевич (1853–1939)
По проектам Шухова сооружено около 200 башен оригинальной конструкции, в том числе Шаболовская радиобашня в Москве. Регулярные трансляции телевидения через передатчики башни начались 10 марта 1939 года.
В 1929 г. был награжден главной премией страны – премией имени В.И.Ленина.Дом, в котором с 1922 по 1936 г. жил Владимир Григорьевич Шухов
Риформинг (ароматизация или облагораживание) Риформинг проводят при нагревании в присутствии платины. В этих условиях идут реакции превращения парафинов и циклопарафинов в ароматические углеводороды, вследствие чего октановое число бензинов существенно повышается. Получаются высокооктановые бензины или ароматические углеводороды, которые используются как химическое сырье в органическом синтезе.
С какими проблемами можно столкнуться при добыче, транспортировке и переработке нефти?
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}Внешний видТолщина, мкмКоличество нефти, л/ кв.км1. Едва заметна0,038442. Серебристый отблеск0,076883. Следы окраски0,1521764. Ярко окрашенные разводы0,3053525. Тускло окрашенные1,016 11706. Темно окрашенные2,0322310Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. В период за 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. Нефти. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину:Нефть и нефтепродуктыНефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм).Пленка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение.
Ежегодно в Мировой океан попадает от 2 до 10 млн т нефти. Часть поверхности воды уже покрыта тончайшей радужной пленкой.
Последствия разлива нефти
Аварии на нефтепроводах
Нефть попадает в океан при добыче на буровых платформах
Катастрофы с нефтеналивными судами: общее количество нефти, разлитое танкерами за период с 1970 по 2000 г., составляет более 5 млн т.
Катастрофа в Мексиканском заливе
Уголь и его переработкаСухая перегонка в коксовых печахCaC2Низкосортные бурые угли 400-600°С 25,5 МПа в присутствия катализатора - оксидов железа. Получают смесь жидких углеводородовПолучение карбида кальцияГидриро -вание угляНеполное сгорание угляНадсмольная вода(аммиачная вода)Каменноугольная смола (бензол, гомологи бензола) Газы коксования (водород, метан,CO)КоксГенераторный газСинтез-газВодяной газ