Развитие понятий о химическом производстве в процессе изучения курса органической химии в средней школе
а) Перегонка нефти.
Фракция
– смесь УВ, кипящих
в определённом температурном интервале.
Продукты первичной переработки:
|
Фракции нефти
|
Углеводороды
|
Температура
кипения фракции в ○С
|
Применение
|
1
|
Бензин
|
С5
– С11
|
20-200
|
Автомобильный
бензин, авиационный бензин
|
2
|
Лигроин
|
С8
– С14
|
150-250
|
Горючее для автотракторной
техники
|
3
|
Керосин
|
С12
– С18
|
180-300
|
Топливо для самолётов
и ракет
|
4
|
Газойль
|
С18
– С24
|
275-400
|
Топливо для дизельных
двигателей
|
5
|
Мазут
|
С19
– С53
|
Более 400
|
Подвергают вторичной
переработке, часть мазута используют в качестве топлива
|
Прямая перегонка
нефти
·
устройство
ректификационной колонны (Н = 50 – 60 м, Д = 3 м);
·
сущность
перегонки нефти;
·
продукты
перегонки (фракции):
1. Бензиновая – С5
– С12, tє кипения = 40 – 200о С – состав бензина
2. Лигроиновая – С8
– С14, tє кипения = 150 – 250о С – горючее для тракторов
3. Керосиновая – С12
– С18, tє кипения = 180 – 300оС – горючее для тракторов,
ракет
4. Дизельная – С12
– С18, tє кипения = 180 – 350оС – дизельное топливо
5. Гудрон – асфальт
Главный недостаток перегонки
нефти – малый выход бензина (20 – 30%).
Крекинг термический –
470 – 550о С, р = 2-6 Мпа
С16Н34
— С8Н18 + С8Н16
С8Н18
— С4Н10 + С4Н8
С4Н10 —
С2Н6 – С2Н4
Состав бензина –
разветвленные углеводороды, непредельные (но их меньше, чем в бензине
термического крекинга).
Пиролиз – высокотемпературный крекинг – 650 –
700о С. Получают непредельные углеводороды.
Риформинг – получение ароматических
углеводородов (ароматизация нефти)
Химическая переработка
углеводородов нефти позволяет получать не только горюче смазочные материалы, но
и целый ряд органических веществ (схема).
Виды крекинга:
а)
каталитический:
б)
термический.
Реформинг (ароматизация) - превращение предельных углеводородов в ароматические,
что улучшает качество бензина. Сущность риформинга - дегидрирование в присутствии
катализатора – платины.
Природный газ
·
состав природного
газа;
·
применение метана
и его соединений.
Таблица 1 - Состав природного и
попутного нефтяных газов (в объёмных процентах)
Компоненты
газов
|
Природный
газ Уренгойского месторождения
|
Попутный
газ Суторминского месторождения
|
Попутный
газ Пограничного месторождения
|
Метан
|
95,16
|
63,4
|
85,85
|
Этан
|
1,00
|
10,5
|
0,12
|
Пропан
|
0,33
|
11,1
|
4,75
|
Бутан
и
изобутан
|
0,07
|
2,8
1,2
|
1,4
и выше
|
Пентан
и др.
|
0,03
|
2,0
|
0,72
|
Азот
и редкие газы
|
3,009
|
9,0
|
1,74
|
Углекислый
газ
|
0,40
|
-
|
-
|
Свойства нефти:
Плотность. Измеряется
в кг/м3, по плотности нефти можно судить о её составе, применение нефти
зависит от её состава. В нефти с небольшой плотностью меньше тяжелых
углеводородов: асфальтенов, битумов, её легче отделить от воды и механических
примесей.
Вязкость
- свойство нефти оказывать при передвижении сопротивление перемещению частиц относительно
друг друга, чем меньше вязкость, тем легче нефть передвигается по трубам при транспортировке,
легче поддается переработке.
Газовый фактор
– количество газа на 1 тонну нефти, газ отделяется на месторождении, либо
подается потребителю, либо подается на факел
Виды нефти:
По составу углеводородов:
·
метановые,
·
нафтеновые,
·
ароматические,
·
смешанные.
По плотности:
·
лёгкие - плотность 0,65- 0,87%
·
средние – плотность 0,871-0,910%
·
тяжёлые – плотность 0,910-1,05 г/см3
По содержанию серы:
·
малосернистые до 0,5%
·
сернистые 0,5-2%
·
высокосернистые свыше 2%
По содержанию твёрдых парафинов, растворённых в нефти
(нефтяной парафин):
·
высокопарафиновые - до 25%
·
парафинистые или парафиновые - более 1,5%-6%
·
малопарафиновые менее 1,5%
Нефть – это очень ценное полезное
ископаемое, но неправильное использование и нарушение технологии добычи нефти
приводят к серьёзным последствиям.
Следует отметить основные
экологические проблемы:
1. Загрязнение воздуха.
Основными загрязнителями
являются:
предприятия нефтегазового
комплекса, теплоэлектроцентрали;
транспорт.
2.Загрязнение поверхностных
вод.
Основными источниками загрязнений
водоёмов являются стоки от буровых скважин, транспортных средств. Химические реагенты,
нефть, нефтепродукты, фенолы, тяжёлые металлы являются основными загрязнителями,
попадающими в водоёмы. Тяжёлые фракции нефти, оседая на дно рек, способствуют хроническому
загрязнению и вызывают гибель данной фауны
3. Нарушение почвенно-растительного
покрова.
Почвы подвергаются химическому
загрязнению в районах месторождений нефти и газа. В районах пробуренных скважин
отмечается повышенное содержание в почве цинка, свинца, никеля, хрома, бора, стронция.
Вечная мерзлота способствует накоплению загрязняющих веществ в почве и длительному
хранению. В условиях низких температур растительный покров развивается чрезвычайно
медленно, поэтому природа более ранима. Чем в других районах планеты.
Длительность восстановления
ландшафтов составляет от 15 до 100 лет, но основная их часть вообще не
восстанавливается. Из-за бездумного освоения нефтегазовых ресурсов Ямала выведено
из оборота 60тыс. км2 оленьих пастбищ, в 1990 году сгорело 14 тыс. км2
ягельников. При существующей практике экосистемы разрушены на 20-30%.
Вопрос: «Что такое парафин, который применяется для изготовления
свечей, с химической точки зрения?»
Ответ:
Парафин - это воскоподобное вещество,
смесь предельных углеводородов состава С18Н38 – С35Н72,
t плавления = 40-600С, получают из нефти. Применяют для приготовления
парафинистой бумаги, пропитки древесины в спичечном и карандашном производствах,
как изоляционный материал, химическое сырьё и т.д. В медицине используют для парафинолечения.
Вопрос:
Что такое асфальт?
И правда ли, что асфальт
встречается в природе
Ответ:
Асфальты и битумы -
это природные минералы, образуются в результате окисления нефти. Асфальт был известен
ещё в древности. Асфальт (от греческого asphaltеs – горная смола).
Различают асфальты:
·
природные (60-70% битумов): образуются при выветривании нефти
в природе
искусственные - производят из
нефти и используют для дорожного покрытия дорог, это смесь битумов -13-60% и песка,
гравия, щебня.
В природе встречаются
асфальтовые озёра, например, озеро на острове Тринидад - редкостное природное образование.
По нему можно ходить, даже проложена узкоколейная железная дорога для вывоза асфальта.
Но асфальт в озере находится в постоянном движении и такие озёра - настоящий капкан
для животных. Птицы, привлекаемые обманчивым блеском поверхности, садятся на озеро
и больше уже не взлетают.
·
Что такое этилированный бензин?
·
В нашем городе есть компрессорная станция КС-1. Поясните,
пожалуйста, чем занимаются компрессорные станции?
·
Почему во многих учебниках написано, что метан, этан - это газы без
запаха; а газ, который применяется в быту, обладает сильным неприятным запахом?
·
Что означают марки бензина, например: А-76, АИ-92, АИ-96, АИ- 96 и
др?
·
На каком топливе работают самолёты?
·
Нефть это вещество, или смесь веществ?
·
Какие вещества входят в её состав?
·
Чем отличаются по составу попутный и природный нефтяные газы?
·
Какой газ природный или попутный имеет больше возможностей для нефтехимии?
·
Перегонка это физический или химический процесс? На каком свойстве
веществ основана перегонка?
·
Крекинг это физический или химический процесс?
·
Какой бензин более качественный:
бензин,
полученный прямой перегонкой, термическим или каталитическим крекингом?
·
Как вы понимаете слова Д.И.Менделеева «Нефть - не топливо, топить
можно и ассигнациями»?
Задачи
с экологическим содержанием
1. Рассчитайте объем СО2,
возвращенного в круговорот углерода в результате деятельности метанокисляющих
бактерий, если ими было утилизировано из воздуха 4,8 т СН4. Процесс
биологического окисления метана идет ступенчато:
СН4
СН3ОН НСНО НСООН СО2.
Масса СН4 в
атмосфере равна 4,3•108 т, а общая масса СО2 – 2,3•1012
т.
2. Один из способов
очистки коксового газа от оксидов азота(II) – использование метана.
Какой объем СН4
расходуется в час на взаимодействие с NO на установке по очистке коксового газа
производительностью 130 тыс. м3/ч, если в 1 м3 коксового
газа содержится 6 см3 NO?
3. На
нефтеперерабатывающем заводе негерметичное соединение коммуникаций приводит к
утечке бензина или другого нефтепродукта. Например, при утечке одной капли
бензина в секунду потери топлива в месяц составляют 130 л, а в год – 1560 л.
Сколько километров мог бы пройти автомобиль в месяц и в год, если его расход
составляет 15 л на 100 км? Какой вред могут принести окружающей среде потери
нефти и нефтепродуктов в нефтеперерабатывающей промышленности?
4. В настоящее время
муравьиную кислоту получают из природного газа путем каталитического окисления
содержащегося в нем метана. Вычислите объем природного газа (н. у.),
необходимого для получения муравьиной кислоты массой 69 т, если объемная доля
метана в нем равна 0,95. Определите преимущества данной технологии по сравнению
с методом получения муравьиной кислоты путем разложения формиата натрия серной
кислотой при охлаждении раствора.
Литература
1.
Борисов И.Н. Об
изучении химических производств, жури. «Химия в школе», 1954, № 1.
2.
Шаповаленко С.Г.
Вопросы политехнического обучения в процессе преподавания химии, журн. «Химия в
школе», 1953, № 2.
3.
Цветков Л.А.,
ред. Сборник «Производственные экскурсии по химии в школе, 1953.
4.
Павлов Б.А. и др.
Технология неорганических веществ. Пособие для учителей средней школы, 1954.
5.
Вольфкович С.И. и
др. Общая химическая технология, т. I, 1952.
6.
Борисев М.И.
Методика преподавания химии, т. 2, 1954.
7.
Цветков Л.А,
Химические опыты при изучении каучука и нефти, М.: «Химия в школе», 1953, № 6.
8.
Терпогосова К.А.
Нефть и продукты её переработки, 1952.
9..
Барковский Е.В., Врублевский А.И. Тесты по химии, Минск, 2002.
Страницы: 1, 2, 3
|