Нефть и основные продукты ее переработкиНефть маслянистая жидкость темно-бурого или почтичер ного цвета с характерным запахом.Она легче воды плотность 0,73 0,97 г см3 , в водепрактически нерастворима.По составу нефть сложная смесь углеводородов различноймолекулярной массы, главным образом жидких в них растворены твердые игазообразные углеводороды . Обычно это углеводороды парафиновые, циклоалканы,ароматические, соотношение которых в нефтях различных месторождений колеблетсяв широких преде лах. Кроме углеводородов нефть содержит кислородные, сернистыеи азотистые органические соединения.Сырая нефть обычно неприменяется.
Для получения из нефти технически ценных продуктов ее подвергаютпереработке.Первичная переработканефти заключается в ее перегонке. Перегонку производят на нефтеперерабатывающихзаводах после отделения попутных газов.При перегонке нефти по лучают светлыенефтепродукты бензин т. кип. от 40 до 150 200 С , лигроин т. кип. 120 240 С , керосин т. кип. 150 300 С , газойль соляровое масло т. кип. выше 300 С , а в ос татке вязкую чернуюжидкость мазут.
Мазут подвергают даль нейшей переработке. Его перегоняют подуменьшенным давлением чтобы предупредить разложение и выделяют смазочныемасла веретенное, машинное,цилиндровое и др. Из мазута некоторых сортов нефти выделяют вазелин и парафин. Остаток мазута после отгонки называют нефтяным пеком или гудроном.Продукты перегонкинефти имеют различное применение.Бензин в больших количествах используют какавиационное и авто мобильное топливо.
Он состоит обычно из углеводородов,содержа щих в молекулах в среднем от 5 до 9 атомов углерода.Лигроин служиттопливом для дизельных двигателей, а также растворителем в лакокрасочнойпромышленности. Большие количества его перерабатывают в бензин.Керосин применяют какгорючее для реактивных и трак торных двигателей, а также для бытовых нужд. Онсостоит из угле водородов, содержащих в молекулах в среднем от 9 до16 атомов углерода.Соляровое маслоиспользуют как моторное топливо, а смазочные масла для смазки механизмов.Вазелин используют вмедицине.
Он состоит из смеси жид ких и твердых углеводородов.Парафин применяют дляполучения высших карбоновых кислот, дляпропитки древесины в производстве спичек и карандашей, для изготовления свечей,гуталина и т.д. Он состоит из смеси твердых углеводородов.Гудрон нелетучая темная масса, после частичногоокисле ния его применяют для получения асфальта.Мазут помимопереработки на смазочные масла и бензин ис пользуют в качестве котельногожидкого топлива.При вторичных методахпереработки неф-т и происходит изменение структуры углеводородов, входящих в еесостав.
Среди этих методов большое значение имеет крекинг расщепление углеводородов нефти, проводимый для повышения выхода бензина.Термический крекингпроводится при нагревании исходного сырья мазута и др. при температуре 450 550 С и давлении 2 7 МПа. При этом молекулы углеводородов с большим числоматомов углерода расщепляются на молекулы с меньшим чис лом атомов какпредельных, так и непредельных углеводородов.
Например Таким способомполучают главным образом автомобильный бензин. Выход его из нефти достигает 70 . Термический крекинг открыт русскиминженером В.Г. Шуховым в 1891 г.Каталитический крекингпроизводится в присут ствии катализаторов обычно алюмосиликатов при 450 С и атмос ферном давлении.Этим способомполучают авиационный бензин с выходом до 80 .Такому виду крекинга подвергается преиму щественно керосиновая и газойлеваяфракции нефти.
При катали тическом крекинге наряду с реакциями расщепленияпротекают реакции изомеризации. В результате последних образуются пре дельныеуглеводороды с разветвленным углеродным скелетом моле кул, что улучшаеткачество бензина.Важным каталитическимпроцессом является ароматиза ция углеводородов, т. е. превращение парафинов ициклопарафинов в ароматические углеводороды.При нагревании тяжелых фракцийнефтепродуктов в присутствии катализатора платины или молибдена углеводороды,содержащие 6 8 атомов углерода вмолекуле, превращаются в ароматические углеводороды. Эти процессы протекают пририформинге облагораживании бензинов .При крекинг-процессахобразуется большое количество газов газы крекинга , которые содержат главнымобразом предельные и непредельные углеводороды.
Эти газы используют в качествесырья для химической промышленности.При температурах 1000 С проводят пиролиз тер мическоеразложение нефтепродуктов, в результате которого полу чают главным образомлегкие алкены этилен, пропилен и др. иароматические углеводороды. При пиролизе возможно протека ние следующихреакций Для улучшения свойствбензиновых фракций нефти они подвер гаются каталитическому риформингу, которыйпроводится в присутствии катализаторов из платины или платины и рения.
Прикаталитическом риформинге бензинов происходит образование ароматическихсоединений из алканов, например Циклоалканыпревращаются в ароматические соединения, подвер гаются изомеризации,гидрированию, напримерАроматическиеуглеводороды теряют при риформинге боковые цепи, напримерВ последние годы наряду с увеличением выработки топлива и масел углеводороды нефти широкоиспользуют как источник хи мического сырья.
Различными способами из нихполучают вещества, необходимые для производства пластмасс, синтетическоготекстиль ного волокна, синтетического каучука, спиртов, кислот, синтетиче скихмоющих средств, взрывчатых веществ, ядохимикатов, синте тических жирови т.д.Природные газыи их использованиеПриродные газы, нефтьи каменный уголь - основные источникиуглеводородов.
По запасам природного газа первое место в мире принадлежит нашейстране, где известно более 200 месторождений.В природном газесодержатся углеводороды с небольшой отно сительной молекулярной массой.Онимеет следующий примерный состав по объему 80 90 метана, 2 3 егоближайших го мологов этана, пропана,бутана и небольшое содержание при месей сероводорода, азота, благородных газов, оксида углерода IV и паров воды. Так, например, газ Ставропольского месторож дениясодержит 97,7 метана и 2,3 прочих газов, газ Саратов скогоместорождения 93,4 метана, 3,6 этана, пропана, бу тана и 3 негорючих газов.К природным газамотносятся и так называемые попутные газы, которые обычно растворены в нефти ивыделяются при ее добыче.
В попутных газах содержится меньше метана, но большеэтана, пропана, бутана и высших углеводородов.Кроме того, в них присутствуют восновном те же примеси, что и в других природных газах, не связанных с залежаминефти, а именно сероводород, азот, благородные газы, пары воды, углекислыйгаз.Раньше попутные газыне находили применения и при добыче нефти и сжигались факельным способом.
Внастоящее время их стремятся улавливать и использовать как в качестве топлива,так и главным образом в качестве ценного химического сырья.Из попутных газов,а также газов крекинга нефти путем перегонки при низких температурах получаютиндивидуальные углеводо роды. Из пропана и бутана путем дегидрирования получаютнепре дельные углеводороды пропилен,бутилен и бутадиен, из кото рых затем синтезируют каучуки и пластмассы.Природный газ широкоиспользуют как дешевое топливо с вы сокой теплотворной способностью при сжигании 1 м3 выделяется до 54 400 кДж . Это один из лучшихвидов топлива для бытовых и промышленных нужд. Кроме того, природный газ служитценным сырьем для химической промышленности.
Разработано многоспособов переработки природных газов.Главная задача этой переработки превращение предельных угле водородов вболее активные непредельные, которыезатем пере водят в синтетические полимеры каучук, пластмассы . Кроме того,окислением углеводородов получают органические кислоты, спирты и другиепродукты.В последние годызначительно возросло производство газов путем переработки каменных углей, торфаи сланцев. Уголь, так же как и природные газы и нефть, является источникомэнергии и ценным химическим сырьем.Основной методпереработки каменного угля коксование сухая перегонка . При коксовании нагревании до1000 1200 С без доступа воздуха получают различные продукты кокс,камен ноугольная смола, аммиачная вода и коксовый газ. Примерныйсостав косового газа 60 водорода,25 метана, 5 оксида угле рода II , 4 азота,2 оксида азота IV , 2 этилена и 2 прочих газов.Коксовый газ применяютдля обогревания коксовых печей при сгорании1 м3 выделяется18 000 кДж , но в основном его под вергают химическойпереработке.
Так, из него выделяют водород для синтеза аммиака, используемогозатем для получения азотных удобрений.Каменноугольная смоласлужит источником ароматических углеводородов.
Ее подвергают ректификационнойперегонке и получают бензол, толуол, ксилол, нафталин, а также фенолы, азот содержащиесоединения и др. Пек густая чернаямасса, остав шаяся после перегонки смолы, используют для приготовленияэлектродов и кровельного толя.