Message sur le thème : « Sources naturelles d'hydrocarbures »

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Hydrocarbures

Les hydrocarbures sont des composés constitués uniquement d'atomes de carbone et d'hydrogène.

Les hydrocarbures sont divisés en cycliques (composés carbocycliques) et acycliques.

Les cycliques (carbocycliques) sont des composés qui contiennent un ou plusieurs cycles constitués uniquement d'atomes de carbone (contrairement aux composés hétérocycliques contenant des hétéroatomes - azote, soufre, oxygène, etc.).

d.). Les composés carbocycliques, à leur tour, sont divisés en composés aromatiques et non aromatiques (alicycliques).

Les hydrocarbures acycliques comprennent les composés organiques dont les molécules du squelette carboné sont des chaînes ouvertes.

Ces chaînes peuvent être formées de liaisons simples (alcanes СnН2n+2), contenir une double liaison (alcènes СnН2n), deux ou plusieurs doubles liaisons (diènes ou polyènes), une triple liaison (alcynes СnН2n-2).

Comme vous le savez, les chaînes carbonées font partie de la plupart des matières organiques. Ainsi, l'étude des hydrocarbures revêt une importance particulière, puisque ces composés constituent la base structurelle d'autres classes de composés organiques.

De plus, les hydrocarbures, notamment les alcanes, sont les principales sources naturelles de composés organiques et la base des synthèses industrielles et de laboratoire les plus importantes.

Les hydrocarbures sont les matières premières les plus importantes pour industrie chimique. À leur tour, les hydrocarbures sont assez répandus dans la nature et peuvent être isolés de diverses sources naturelles : pétrole, pétrole et gaz naturel associés, charbon.

Regardons-les de plus près.

Le pétrole est un mélange complexe naturel d'hydrocarbures, principalement d'alcanes linéaires et ramifiés, contenant de 5 à 50 atomes de carbone dans les molécules, avec d'autres substances organiques.

Sa composition dépend fortement du lieu de son extraction (dépôt) : en plus des alcanes, il peut contenir des cycloalcanes et des hydrocarbures aromatiques.

Les composants gazeux et solides du pétrole sont dissous dans ses composants liquides, ce qui détermine son état d'agrégation. L'huile est un liquide huileux de couleur foncée (brun à noir) avec une odeur caractéristique, insoluble dans l'eau. Sa densité est inférieure à celle de l'eau, par conséquent, lorsque le pétrole y pénètre, il se propage à la surface, empêchant la dissolution de l'oxygène et des autres gaz de l'air dans l'eau.

Il est évident que lorsque le pétrole pénètre dans les plans d’eau naturels, il provoque la mort de micro-organismes et d’animaux, entraînant des désastres environnementaux, voire des catastrophes. Il existe des bactéries qui peuvent utiliser les composants pétroliers comme nourriture, les transformant en produits inoffensifs de leur activité vitale. Il est clair que l'utilisation de cultures de ces bactéries est la solution la plus sûre pour l'environnement et voie prometteuse contrôle de la pollution environnement le pétrole pendant sa production, son transport et sa transformation.

Dans la nature, le pétrole et le gaz de pétrole associé, dont il sera question ci-dessous, remplissent les cavités de l'intérieur de la Terre. Étant un mélange de diverses substances, l’huile n’a pas de point d’ébullition constant. Il est clair que chacun de ses composants conserve ses propriétés physiques individuelles dans le mélange, ce qui permet de séparer l'huile en ses composants. Pour ce faire, il est purifié des impuretés mécaniques et des composés soufrés et soumis à une distillation dite fractionnée, ou rectification.

La distillation fractionnée est une méthode physique permettant de séparer un mélange de composants ayant des points d'ébullition différents.

Au cours du processus de rectification, l'huile est divisée dans les fractions suivantes :

Les gaz de rectification sont un mélange d'hydrocarbures de faible poids moléculaire, principalement du propane et du butane, avec un point d'ébullition allant jusqu'à 40°C ;

Fraction essence (essence) - hydrocarbures de composition de C5H12 à C11H24 (point d'ébullition 40-200°C) ; avec une séparation plus fine de cette fraction, on obtient de l'essence (éther de pétrole, 40-70 °C) et de l'essence (70-120 °C) ;

Fraction naphta - hydrocarbures de composition C8H18 à C14H30 (point d'ébullition 150-250 °C) ;

Fraction kérosène - hydrocarbures de composition C12H26 à C18H38 (point d'ébullition 180-300 °C) ;

Carburant diesel - hydrocarbures de composition de C13H28 à C19H36 (point d'ébullition 200-350°C).

Le résidu de la distillation du pétrole - le fioul - contient des hydrocarbures avec un nombre d'atomes de carbone de 18 à 50. Par distillation sous pression réduite, on obtient du gasoil (C18H28-C25H52), des huiles lubrifiantes (C28H58-C38H78), de la vaseline et de la paraffine. à partir de fioul - mélanges d'hydrocarbures solides à bas point de fusion.

Les résidus solides issus de la distillation du fioul - le goudron et les produits de sa transformation - le bitume et l'asphalte sont utilisés pour la fabrication des revêtements routiers.

Gaz de pétrole associé

Les champs de pétrole contiennent, en règle générale, de grandes accumulations de gaz de pétrole dit associé, qui s'accumulent au-dessus du pétrole dans la croûte terrestre et s'y dissout partiellement sous la pression des roches sus-jacentes.

Comme le pétrole, le gaz de pétrole associé est une source naturelle précieuse d’hydrocarbures. Il contient principalement des alcanes, dont les molécules contiennent de 1 à 6 atomes de carbone. Il est évident que la composition du gaz de pétrole associé est bien plus pauvre que celle du pétrole. Cependant, malgré cela, il est également largement utilisé comme combustible et comme matière première pour l’industrie chimique. Il y a seulement quelques décennies, dans la plupart des champs de pétrole, le gaz de pétrole associé était brûlé comme complément inutile au pétrole.

Actuellement, par exemple, à Surgut, la réserve pétrolière la plus riche de Russie, l'électricité la moins chère au monde est produite à partir du gaz de pétrole associé comme combustible.

Le gaz de pétrole associé, par rapport au gaz naturel, est plus riche en divers hydrocarbures. En les divisant en fractions, on obtient :

L'essence gazeuse est un mélange très volatil composé principalement de lenthane et d'hexane ;

Un mélange propane-butane, constitué, comme son nom l'indique, de propane et de butane et se transformant facilement en état liquide lorsque la pression augmente ;

Le gaz sec est un mélange contenant principalement du méthane et de l'éthane.

L'essence, étant un mélange de composants volatils de faible poids moléculaire, s'évapore bien même à basse température. Cela permet d'utiliser le gazole comme carburant pour les moteurs à combustion interne dans le Grand Nord et comme additif au carburant moteur, facilitant ainsi le démarrage des moteurs dans des conditions hivernales.

Un mélange propane-butane sous forme de gaz liquéfié est utilisé comme combustible domestique (les bouteilles de gaz familières de votre datcha) et pour remplir les briquets.

La transition progressive du transport routier vers le gaz liquéfié est l'un des principaux moyens de surmonter la crise mondiale du carburant et de résoudre les problèmes environnementaux.

Le gaz sec, dont la composition est proche du gaz naturel, est également largement utilisé comme combustible.

Cependant, l’utilisation du gaz de pétrole associé et de ses composants comme carburant est loin d’être la manière la plus prometteuse de l’utiliser.

Il est beaucoup plus efficace d’utiliser les composants du gaz de pétrole associé comme matières premières pour la production chimique. L'hydrogène, l'acétylène, les hydrocarbures insaturés et aromatiques et leurs dérivés sont obtenus à partir des alcanes qui composent le gaz de pétrole associé.

Les hydrocarbures gazeux peuvent non seulement accompagner le pétrole dans la croûte terrestre, mais également former des accumulations indépendantes - des gisements de gaz naturel.

Gaz naturel

Le gaz naturel est un mélange d’hydrocarbures gazeux saturés de faible poids moléculaire. Le principal composant du gaz naturel est le méthane dont la part, selon les gisements, varie de 75 à 99 % en volume.

Outre le méthane, le gaz naturel comprend l'éthane, le propane, le butane et l'isobutane, ainsi que l'azote et le dioxyde de carbone.

Tout comme le pétrole associé, le gaz naturel est utilisé à la fois comme combustible et comme matière première pour la production de diverses substances organiques et inorganiques.

Vous savez déjà que l'hydrogène, l'acétylène et l'alcool méthylique, le formaldéhyde et l'acide formique, ainsi que de nombreuses autres substances organiques, sont obtenus à partir du méthane, le principal composant du gaz naturel. Le gaz naturel est utilisé comme combustible dans les centrales électriques, dans les chaudières pour le chauffage de l'eau des bâtiments résidentiels et industriels, dans les hauts fourneaux et les industries à foyer ouvert.

En allumant une allumette et en allumant le gaz dans la cuisinière à gaz d'une maison de ville, vous « déclenchez » une réaction en chaîne d'oxydation des alcanes qui composent le gaz naturel.

Charbon

Outre le pétrole et les gaz de pétrole naturels et associés, le charbon est une source naturelle d’hydrocarbures.

0n forme des couches épaisses dans les entrailles de la terre, ses réserves prouvées dépassent largement les réserves de pétrole. Comme le pétrole, le charbon contient une grande quantité de substances organiques diverses.

En plus des substances organiques, il contient également des substances inorganiques, telles que l'eau, l'ammoniac, le sulfure d'hydrogène et, bien sûr, le carbone lui-même, le charbon. L'une des principales méthodes de traitement du charbon est la cokéfaction - calcination sans accès à l'air. À la suite de la cokéfaction effectuée à une température d'environ 1 000 °C, il se forme :

Gaz de cokerie, qui contient de l'hydrogène, du méthane, du dioxyde de carbone et du dioxyde de carbone, des mélanges d'ammoniac, d'azote et d'autres gaz ;
du goudron de houille contenant plusieurs centaines de fois des substances organiques personnelles, dont le benzène et ses homologues, le phénol et les alcools aromatiques, le naphtalène et divers composés hétérocycliques ;
la suprasine, ou eau ammoniacale, contenant, comme son nom l'indique, de l'ammoniac dissous, ainsi que du phénol, du sulfure d'hydrogène et d'autres substances ;
le coke est un résidu solide de cokéfaction, du carbone presque pur.

Le coke est utilisé dans la production de fer et d'acier, l'ammoniac est utilisé dans la production d'azote et d'engrais combinés, et l'importance des produits de cokéfaction organiques ne peut guère être surestimée.

Conclusion : ainsi, le pétrole, le pétrole et les gaz naturels associés, le charbon sont non seulement les sources d'hydrocarbures les plus précieuses, mais font également partie d'un réservoir unique d'hydrocarbures irremplaçables. ressources naturelles, dont l'utilisation prudente et raisonnable est une condition nécessaire au développement progressif de la société humaine.

Les sources naturelles d'hydrocarbures sont des combustibles fossiles. La plupart des substances organiques sont obtenues à partir de sources naturelles. Dans le processus de synthèse de composés organiques, les gaz naturels et associés, le lignite et le lignite, le pétrole, le schiste bitumineux, la tourbe et les produits d'origine animale et végétale sont utilisés comme matières premières.

Quelle est la composition du gaz naturel

La composition qualitative du gaz naturel se compose de deux groupes de composants : organiques et inorganiques.

Les composants organiques comprennent : le méthane - CH4 ; propane-C3H8; butane-C4H10; éthane - C2H4; hydrocarbures plus lourds comportant plus de cinq atomes de carbone. Les composants inorganiques comprennent les composés suivants : hydrogène (en petites quantités) - H2 ; dioxyde de carbone - CO2 ; hélium - Lui; azote - N2; sulfure d'hydrogène - H2S.

La composition exacte d'un mélange particulier dépend de la source, c'est-à-dire du gisement. Les mêmes raisons expliquent les différentes caractéristiques physico-chimiques gaz naturel.

Composition chimique
La majeure partie du gaz naturel est du méthane (CH4) - jusqu'à 98 %. Le gaz naturel peut également contenir des hydrocarbures plus lourds :
*éthane (C2H6),
*propane (C3H8),
*butane (C4H10)
- les homologues du méthane, ainsi que d'autres substances non-hydrocarbures :
* hydrogène (H2),
* sulfure d'hydrogène (H2S),
* dioxyde de carbone (CO2),
* azote (N2),
*hélium (He).

Le gaz naturel est incolore et inodore.

Pour identifier une fuite par l'odeur, une petite quantité de mercaptans, qui ont une forte odeur désagréable, est ajoutée au gaz.

Quels sont les avantages du gaz naturel par rapport aux autres types de combustibles ?

1. extraction simplifiée (ne nécessite pas de pompage artificiel)

2. prêt à l'emploi sans traitement intermédiaire (distillation)

transport à l’état gazeux et liquide.

4. émissions minimales produits dangereux lors de la combustion.

5. commodité de fournir du carburant à l'état déjà gazeux lors de sa combustion (moindre coût des équipements utilisant ce type de carburant)

les réserves sont plus importantes que celles des autres carburants (valeur marchande inférieure)

7. utilisation dans des secteurs plus larges de l’économie nationale que les autres types de carburant.

une quantité suffisante dans les profondeurs de la Russie.

9. Les émissions du carburant lui-même lors d'accidents sont moins toxiques pour l'environnement.

10. température de combustion élevée pour utilisation dans les schémas technologiques de l'économie nationale, etc., etc.

Application dans l'industrie chimique

Il est utilisé pour produire des plastiques, de l’alcool, du caoutchouc et des acides organiques. Ce n'est qu'en utilisant du gaz naturel que l'on peut synthétiser des produits chimiques qui ne peuvent tout simplement pas être trouvés dans la nature, par exemple le polyéthylène.

le méthane est utilisé comme matière première pour la production d'acétylène, d'ammoniac, de méthanol et de cyanure d'hydrogène. Dans le même temps, le gaz naturel constitue la principale matière première pour la production d’ammoniac. Près des trois quarts de tout l’ammoniac sont utilisés pour produire des engrais azotés.

Le cyanure d'hydrogène, obtenu à partir d'ammoniac, ainsi que l'acétylène, servent de matière première initiale pour la production de diverses fibres synthétiques. L'acétylène peut être utilisé pour produire diverses tôles largement utilisées dans l'industrie et dans la vie quotidienne.

Il est également utilisé pour produire de la soie acétate.

Le gaz naturel est l’un des meilleurs types de combustibles utilisés pour les besoins industriels et domestiques. Son intérêt en tant que carburant réside également dans le fait que ce combustible minéral est tout à fait respectueux de l'environnement. Lorsqu'il brûle, des substances beaucoup moins nocives apparaissent par rapport aux autres types de carburant.

Les produits pétroliers les plus importants

Au cours du processus de raffinage, le pétrole est utilisé pour produire du carburant (liquide et gazeux), des huiles et graisses lubrifiantes, des solvants, des hydrocarbures individuels - éthylène, propylène, méthane, acétylène, benzène, toluène, xylo, etc., des mélanges solides et semi-solides. d'hydrocarbures (paraffine, vaseline, cérésine), de bitume de pétrole, de noir de carbone (suie), d'acides pétroliers et leurs dérivés.

Le combustible liquide obtenu à partir du raffinage du pétrole est divisé en carburant pour moteur et combustible pour chaudière.

Les combustibles gazeux comprennent les gaz combustibles liquéfiés d’hydrocarbures utilisés pour les services municipaux. Ce sont des mélanges de propane et de butane dans des proportions différentes.

Les huiles lubrifiantes conçues pour fournir une lubrification liquide dans diverses machines et mécanismes sont divisées en fonction de l'application en huiles industrielles, pour turbines, compresseurs, transmissions, isolantes et moteurs.

Les graisses sont des huiles de pétrole épaissies avec des savons, des hydrocarbures solides et d'autres épaississants.

Les hydrocarbures individuels obtenus lors du traitement du pétrole et des gaz de pétrole servent de matières premières pour la production de polymères et de produits de synthèse organique.

Parmi ceux-ci, les plus importants sont les limitants - méthane, éthane, propane, butane ; insaturé – éthylène, propylène ; aromatique - benzène, toluène, xylènes. Les produits du raffinage du pétrole sont également des hydrocarbures saturés de poids moléculaire élevé (C16 et plus) - paraffines, cérésines, utilisés dans l'industrie de la parfumerie et comme épaississants pour les graisses.

Le bitume de pétrole, obtenu à partir de résidus de pétrole lourd par oxydation, est utilisé pour la construction de routes, pour la production de matériaux de toiture, pour la préparation de vernis asphaltiques et d'encres d'imprimerie, etc.

L’un des principaux produits du raffinage du pétrole est le carburant automobile, qui comprend l’essence d’aviation et l’essence automobile.

Quelles sont les principales sources naturelles d’hydrocarbures que vous connaissez ?

Les sources naturelles d'hydrocarbures sont des combustibles fossiles.

La plupart des substances organiques sont obtenues à partir de sources naturelles. Dans le processus de synthèse de composés organiques, les gaz naturels et associés, le lignite et le lignite, le pétrole, le schiste bitumineux, la tourbe et les produits d'origine animale et végétale sont utilisés comme matières premières.

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Réponses au paragraphe 19

1. Quelles sont les principales sources naturelles d’hydrocarbures que vous connaissez ?
Pétrole, gaz naturel, schiste, charbon.

Quelle est la composition du gaz naturel ? Pointer vers carte géographique les gisements les plus importants : a) gaz naturel ; bouillir; c) le charbon.

3. Quels sont les avantages du gaz naturel par rapport aux autres types de combustibles ? À quelles fins le gaz naturel est-il utilisé dans l’industrie chimique ?
Le gaz naturel, comparé aux autres sources d’hydrocarbures, est la plus facile à produire, à transporter et à traiter.

Dans l’industrie chimique, le gaz naturel est utilisé comme source d’hydrocarbures de faible poids moléculaire.

4. Écrivez les équations de réaction pour la production de : a) acétylène à partir de méthane ; b) du caoutchouc chloroprène provenant de l'acétylène ; c) tétrachlorure de carbone à partir de méthane.

5. En quoi les gaz de pétrole associés diffèrent-ils du gaz naturel ?
Les gaz associés sont des hydrocarbures volatils dissous dans le pétrole.

Leur isolement se fait par distillation. Contrairement au gaz naturel, il peut être isolé à n’importe quelle étape du développement d’un champ pétrolier.

6. Décrire les principaux produits obtenus à partir des gaz de pétrole associés.
Principaux produits : méthane, éthane, propane, n-butane, pentane, isobutane, isopentane, n-hexane, n-heptane, hexane et isomères de l'heptane.

Nommez les produits pétroliers les plus importants, indiquez leur composition et leurs domaines d'application.

8. Quelles huiles lubrifiantes sont utilisées dans la production ?
Huiles moteur, transmission, émulsions industrielles, lubrifiantes et réfrigérantes pour machines à couper les métaux, etc.

Comment est distillée l’huile ?

10. Qu’est-ce que le craquage du pétrole ? Écrire une équation pour les réactions de division des hydrocarbures Et dans ce processus.

Pourquoi n'est-il possible d'obtenir pas plus de 20 % d'essence lors de la distillation directe du pétrole ?
Parce que la teneur en fraction essence dans le pétrole est limitée.

12. En quoi le craquage thermique diffère-t-il du craquage catalytique ? Donner les caractéristiques des essences de craquage thermique et catalytique.
Lors du craquage thermique, il est nécessaire de chauffer les réactifs à des températures élevées ; lors du craquage catalytique, l'introduction d'un catalyseur réduit l'énergie d'activation de la réaction, ce qui permet de réduire considérablement la température de réaction.

Comment pouvez-vous pratiquement distinguer l’essence craquée de l’essence directement distillée ?
L'essence de craquage a un indice d'octane plus élevé que l'essence purement distillée, c'est-à-dire est plus résistant à la détonation et est recommandé pour une utilisation dans les moteurs à combustion interne.

14. Qu'est-ce que l'aromatisation de l'huile ? Écrivez des équations de réaction qui expliquent ce processus.

Quels sont les principaux produits obtenus à partir du charbon à coke ?
Naphtalène, anthracène, phénanthrène, phénols et huiles de charbon.

16. Comment le coke est-il obtenu et où est-il utilisé ?
Le Coca est un produit solide et poreux gris, obtenu à partir de charbon de coco à des températures de 950-1100 sans accès à l'oxygène.

Il est utilisé pour la fonte de la fonte, comme combustible sans fumée, comme agent réducteur minerai de fer, désintégrant pour les matériaux discontinus.

17. Quels sont les principaux produits reçus :
a) à partir de goudron de houille ; b) à partir d'eau goudronnée ; c) du gaz de cokerie ? Où sont-ils utilisés ? Quelles substances organiques peuvent être obtenues à partir du gaz de cokerie ?
a) benzène, toluène, naphtalène – industrie chimique
b) ammoniac, phénols, acides organiques – industrie chimique
c) hydrogène, méthane, éthylène - carburant.

Rappelez-vous tous les principaux moyens d'obtenir Hydrocarbures aromatiques. Quelles sont les différences entre les méthodes de production d'hydrocarbures aromatiques à partir des produits du charbon à coke et du pétrole ? Écrivez les équations des réactions correspondantes.
Ils diffèrent par les méthodes de production : le raffinage primaire du pétrole repose sur des différences de propriétés physiques diverses fractions, et la cokéfaction est basée uniquement sur propriétés chimiques charbon.

Expliquez comment, dans le processus de résolution des problèmes énergétiques du pays, les méthodes de traitement et d'utilisation des ressources naturelles en hydrocarbures seront améliorées.
Recherche de nouvelles sources d'énergie, optimisation des procédés de production et de raffinage du pétrole, développement de nouveaux catalyseurs pour réduire le coût de l'ensemble de la production, etc.

20. Quelles sont les perspectives de production de combustible liquide à partir du charbon ?
À l’avenir, il sera possible de produire du combustible liquide à partir du charbon, à condition que les coûts de production soient réduits.

Tache 1.

On sait que le gaz contient en fractions volumiques 0,9 méthane, 0,05 éthane, 0,03 propane, 0,02 azote. Quel volume d’air sera nécessaire pour brûler 1 m3 de ce gaz dans des conditions normales ?

Tâche 2.

Quel volume d’air (n.a.) est nécessaire pour brûler 1 kg d’heptane ?

Tâche 3. Calculer quel volume (en l) et quelle masse (en kg) de monoxyde de carbone (IV) sera obtenu lors de la combustion de 5 moles d'octane (n°).

Les principales sources d'hydrocarbures sur notre planète sont gaz naturel, huile Et charbon. Les hydrocarbures les plus stables, saturés et aromatiques, ont survécu à des millions d’années de conservation dans les entrailles de la terre.

Le gaz naturel est constitué principalement de méthane avec des mélanges d'autres alcanes gazeux, d'azote, de dioxyde de carbone et de certains autres gaz ; le charbon contient principalement des polycycliques Hydrocarbures aromatiques.

Le pétrole, contrairement au gaz naturel et au charbon, contient toute une série de composants :

D'autres substances sont également présentes dans le pétrole : des composés organiques hétéroatomiques (contiennent du soufre, de l'azote, de l'oxygène et d'autres éléments), de l'eau contenant des sels dissous, des particules solides d'autres roches et d'autres impuretés.

Intéressant à savoir : les hydrocarbures se trouvent également dans l’espace, y compris sur d’autres planètes.

Par exemple, le méthane constitue une partie importante de l’atmosphère d’Uranus et est responsable de sa couleur turquoise clair observée au télescope. L'atmosphère de Titan, la plus grande lune de Saturne, est principalement constituée d'azote, mais contient également des hydrocarbures méthane, éthane, propane, éthylène, propyne, butadiine et leurs dérivés ; parfois, il pleut du méthane et des rivières d'hydrocarbures se jettent dans des lacs d'hydrocarbures à la surface de Titan.

La présence d’hydrocarbures insaturés, ainsi que d’hydrogène saturé et moléculaire, est due aux effets du rayonnement solaire.

Mendeleïev possède la phrase : « Brûler du fioul équivaut à chauffer un four avec des billets de banque. » Grâce à l'émergence et au développement des technologies de raffinage du pétrole, au XXe siècle, il est passé d'un carburant commun à un carburant très précieux. source de matières premières pour l'industrie chimique.

Les produits pétroliers sont actuellement utilisés dans presque toutes les industries.

Le raffinage du pétrole primaire est préparation, c'est-à-dire la purification du pétrole des impuretés inorganiques et du gaz de pétrole qui y est dissous, et distillation, c'est-à-dire la division physique en factions en fonction du point d'ébullition :

Du fioul restant après la distillation du pétrole à pression atmosphérique, sous l'influence du vide, des composants de poids moléculaire élevé sont isolés, adaptés à la transformation en huiles minérales, carburants et autres produits, et le reste - le goudron- utilisé pour la production de bitume.

Dans le processus de raffinage secondaire du pétrole, des fractions individuelles sont soumises à transformations chimiques.

Il s'agit du craquage, du reformage, de l'isomérisation et de nombreux autres procédés permettant d'obtenir des hydrocarbures insaturés et aromatiques, des alcanes ramifiés et d'autres produits pétroliers précieux. Certains d'entre eux sont consacrés à la production de carburants de haute qualité et de divers solvants, et d'autres constituent des matières premières pour la production de nouveaux composés et matériaux organiques pour une grande variété d'industries.

Mais il ne faut pas oublier que les réserves d'hydrocarbures dans la nature se reconstituent beaucoup plus lentement que l'humanité ne les consomme, et que le processus de raffinage et de combustion des produits pétroliers lui-même introduit de fortes déviations dans l'équilibre chimique de la nature.

Bien sûr, tôt ou tard, la nature rétablira l’équilibre, mais cela peut entraîner de graves problèmes pour l’homme. Il faut donc nouvelles technologies d'éliminer à l'avenir l'utilisation d'hydrocarbures comme carburant.

Pour résoudre de tels problèmes mondiaux, il est nécessaire développement de la science fondamentale et une compréhension profonde du monde qui nous entoure.

Les principales sources naturelles d’hydrocarbures sont le pétrole, le gaz et le charbon. La plupart des substances de la chimie organique en sont isolées. Nous discuterons plus en détail de cette classe de substances organiques ci-dessous.

Composition des minéraux

Les hydrocarbures constituent la classe de substances organiques la plus étendue. Il s'agit notamment des classes de composés acycliques (linéaires) et cycliques. Il existe des hydrocarbures saturés (saturés) et insaturés (insaturés).

Les hydrocarbures saturés comprennent les composés avec des liaisons simples :

• alcanes- les connexions linéaires ;
• cycloalcanes- les substances cycliques.

Les hydrocarbures insaturés comprennent des substances à liaisons multiples :

• alcènes- contenir une double liaison ;
• alcynes- contenir une triple liaison ;
• alcadiènes- inclure deux doubles liaisons.

Il existe une classe distincte d’arènes ou d’hydrocarbures aromatiques contenant un cycle benzénique.

Riz. 1. Classification des hydrocarbures.

Les ressources minérales comprennent les hydrocarbures gazeux et liquides. Le tableau décrit plus en détail les sources naturelles d'hydrocarbures.

Source	Types
		Alcanes, cycloalcanes, arènes, oxygène, azote, composés soufrés
	naturel - un mélange de gaz trouvés dans la nature ; associé - un mélange gazeux dissous dans l'huile ou situé au-dessus de celle-ci	Méthane avec impuretés (pas plus de 5 %) : propane, butane, dioxyde de carbone, azote, sulfure d'hydrogène, vapeur d'eau. Le gaz naturel contient plus de méthane que le gaz associé
	anthracite - comprend 95 % de carbone ; pierre - contient 99 % de carbone ; marron - 72% de carbone	Carbone, hydrogène, soufre, azote, oxygène, hydrocarbures

Chaque année, plus de 600 milliards de m3 de gaz, 500 millions de tonnes de pétrole et 300 millions de tonnes de charbon sont produits en Russie.

Recyclage

Les minéraux sont utilisés sous forme transformée. Le charbon est calciné sans accès à l'oxygène (procédé de cokéfaction) pour séparer plusieurs fractions :

• gaz de cokerie- un mélange de méthane, d'oxydes de carbone (II) et (IV), d'ammoniac, d'azote ;
• goudron de houille- un mélange de benzène, de ses homologues, de phénol, d'arènes, de composés hétérocycliques ;
• eau ammoniaquée- un mélange d'ammoniac, de phénol, d'hydrogène sulfuré ;
• du Coca- produit final cokéfaction, contenant du carbone pur.

Riz. 2. Cokéfaction.

L’une des principales branches de l’industrie mondiale est le raffinage du pétrole. Le pétrole extrait des profondeurs de la terre est appelé pétrole brut. Il est recyclé. Tout d'abord, une purification mécanique des impuretés est effectuée, puis l'huile purifiée est distillée pour obtenir diverses fractions. Le tableau décrit les principales fractions du pétrole.

Fraction	Composé	Qu'est ce que tu obtiens?
	Alcanes gazeux du méthane au butane
De l'essence	Alcanes du pentane (C 5 H 12) à l'undécane (C 11 H 24)	Essence, esters
Naphte	Alcanes de l'octane (C 8 H 18) au tétradécane (C 14 H 30)	Naphta (essence lourde)
Kérosène
Diesel	Alcanes du tridécane (C 13 H 28) au nonadécane (C 19 H 36)
	Alcanes du pentadécane (C 15 H 32) au pentacontane (C 50 H 102)	Huiles lubrifiantes, vaseline, bitume, paraffine, goudron

Riz. 3. Distillation du pétrole.

Les plastiques, les fibres et les médicaments sont produits à partir d’hydrocarbures. Le méthane et le propane sont utilisés comme combustible domestique. Le coke est utilisé dans la production de fer et d'acier. Depuis eau ammoniaquée produire acide nitrique, ammoniac, engrais. Le goudron est utilisé dans la construction.

Qu'avons-nous appris ?

Du sujet de la leçon, nous avons appris de quelles sources naturelles les hydrocarbures sont extraits. Le pétrole, le charbon, les gaz naturels et associés sont utilisés comme matières premières pour les composés organiques. Les minéraux sont purifiés et divisés en fractions, à partir desquelles sont obtenues des substances adaptées à la production ou à une utilisation directe. Les carburants liquides et les huiles sont produits à partir du pétrole. Les gaz contiennent du méthane, du propane, du butane, utilisés comme combustible domestique. Les matières premières liquides et solides sont extraites du charbon pour la production d'alliages, d'engrais et de médicaments.

Test sur le sujet

Évaluation du rapport

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Pendant le cours, vous pourrez étudier le thème « Sources naturelles d'hydrocarbures. Raffinage de pétrole". Plus de 90 % de toute l’énergie actuellement consommée par l’humanité provient de composés organiques naturels fossiles. Vous découvrirez les ressources naturelles (gaz naturel, pétrole, charbon), ce qu'il advient du pétrole après son extraction.

Thème : Hydrocarbures saturés

Leçon : Sources naturelles d'hydrocarbures

Environ 90 % de l’énergie consommée par la civilisation moderne est générée par la combustion de combustibles fossiles naturels – gaz naturel, pétrole et charbon.

La Russie est un pays riche en réserves naturelles de combustibles fossiles. Il existe d'importantes réserves de pétrole et de gaz naturel en Sibérie occidentale et dans l'Oural. Le charbon est extrait dans les bassins de Kuznetsk, du sud de Iakoutsk et dans d'autres régions.

Gaz naturel est constitué en moyenne de 95% de méthane en volume.

En plus du méthane, le gaz naturel provenant de divers champs contient de l'azote, du dioxyde de carbone, de l'hélium, du sulfure d'hydrogène, ainsi que d'autres alcanes légers - éthane, propane et butanes.

Le gaz naturel est extrait de gisements souterrains où il est sous haute pression. Le méthane et d'autres hydrocarbures se forment à partir de substances organiques d'origine végétale et animale lors de leur décomposition sans accès à l'air. Le méthane se forme constamment en raison de l’activité de micro-organismes.

Du méthane découvert sur les planètes système solaire et leurs compagnons.

Le méthane pur n'a aucune odeur. Cependant, le gaz utilisé au quotidien dégage une odeur désagréable caractéristique. C'est ainsi que sentent les additifs spéciaux - les mercaptans. L'odeur des mercaptans permet de détecter à temps une fuite de gaz domestique. Les mélanges de méthane avec l'air sont explosifs dans une large gamme de ratios - de 5 à 15 % de gaz en volume. Par conséquent, si vous sentez une odeur de gaz dans la pièce, vous devez non seulement allumer un feu, mais également utiliser interrupteurs électriques. La moindre étincelle peut provoquer une explosion.

Riz. 1. Pétrole provenant de différents champs

Huile- un liquide épais semblable à de l'huile. Sa couleur va du jaune clair au brun et au noir.

Riz. 2. Champs de pétrole

La composition du pétrole provenant de différents champs varie considérablement. Riz. 1. La majeure partie du pétrole est constituée d’hydrocarbures contenant 5 atomes de carbone ou plus. Fondamentalement, ces hydrocarbures sont classés comme limitants, c'est-à-dire alcanes. Riz. 2.

L'huile contient également des composés organiques contenant du soufre, de l'oxygène et de l'azote. L'huile contient de l'eau et des impuretés inorganiques.

Les gaz libérés lors de sa production sont dissous dans le pétrole - gaz de pétrole associés. Ce sont le méthane, l'éthane, le propane, les butanes avec des mélanges d'azote, de dioxyde de carbone et de sulfure d'hydrogène.

Charbon, comme le pétrole, est un mélange complexe. La part de carbone qu'il contient représente 80 à 90 %. Le reste est constitué d'hydrogène, d'oxygène, de soufre, d'azote et de quelques autres éléments. Au lignite la proportion de carbone et de matière organique est plus faible que dans la pierre. Encore moins de matière organique schiste bitumineux.

Dans l'industrie, le charbon est chauffé à 900-1100 0 C sans accès à l'air. Ce processus est appelé cokéfaction. Le résultat est le coke nécessaire à la métallurgie avec contenu élevé carbone, gaz de cokerie et goudron de houille. De nombreuses substances organiques sont libérées par les gaz et le goudron. Riz. 3.

Riz. 3. Construction d'un four à coke

Le gaz naturel et le pétrole sont les principales sources de matières premières pour l’industrie chimique. Le pétrole tel qu’il est extrait, ou « pétrole brut », est difficile à utiliser, même comme carburant. Par conséquent, le pétrole brut est divisé en fractions (de l'anglais « fraction » - « part »), en utilisant les différences dans les points d'ébullition de ses substances constitutives.

La méthode de séparation du pétrole basée sur les différents points d’ébullition de ses hydrocarbures constitutifs est appelée distillation ou distillation. Riz. 4.

Riz. 4. Produits pétroliers

La fraction qui distille d'environ 50 à 180 0 C est appelée de l'essence.

Kérosène bout à des températures de 180-300 0 C.

Un résidu noir épais ne contenant aucune substance volatile est appelé essence.

Il existe également un certain nombre de fractions intermédiaires qui bout dans des plages plus étroites - éthers de pétrole(40-70 0 C et 70-100 0 C), du white spirit (149-204°C), ainsi que du gasoil (200-500 0 C). Ils sont utilisés comme solvants. Le fioul peut être distillé sous pression réduite pour produire des huiles lubrifiantes et de la paraffine. Résidu solide de la distillation du fioul - asphalte. Il est utilisé pour la production de revêtements routiers.

Le traitement des gaz de pétrole associés est une industrie distincte et produit un certain nombre de produits précieux.

Résumer la leçon

Pendant le cours, vous avez étudié le thème « Sources naturelles d'hydrocarbures. Raffinage de pétrole". Plus de 90 % de toute l’énergie actuellement consommée par l’humanité provient de composés organiques naturels fossiles. Vous avez découvert les ressources naturelles (gaz naturel, pétrole, charbon), ce qui arrive au pétrole après son extraction.

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2. En quoi le gaz de pétrole associé diffère-t-il du gaz naturel ?

3. Comment l’huile est-elle distillée ?

Cible. Résumer les connaissances sur les sources naturelles de composés organiques et leur transformation ; montrer les succès et les perspectives de développement de la pétrochimie et de la chimie du coke, leur rôle dans le progrès technique du pays ; approfondir les connaissances du cours géographie économique sur l'industrie gazière, les orientations modernes du traitement du gaz, les matières premières et les problèmes énergétiques ; développer l'indépendance en travaillant avec des manuels, de la littérature de référence et de vulgarisation scientifique.

PLAN

Sources naturelles d'hydrocarbures. Gaz naturel. Gaz de pétrole associés.
Pétrole et produits pétroliers, leur application.
Craquage thermique et catalytique.
Production de coke et problème d'obtention de combustible liquide.
De l'histoire du développement d'OJSC Rosneft - KNOS.
Capacité de production des usines. Produits manufacturés.
Communication avec le laboratoire de chimie.
Protection de l'environnement à l'usine.
Plans d'usine pour l'avenir.

Sources naturelles d'hydrocarbures.
Gaz naturel. Gaz de pétrole associés

Avant le Grand Guerre patriotique réserves industrielles gaz naturelétaient connus dans la région des Carpates, du Caucase, de la Volga et du Nord (Komi ASSR). L'étude des réserves de gaz naturel n'était associée qu'à l'exploration pétrolière. Les réserves industrielles de gaz naturel en 1940 s'élevaient à 15 milliards de m3. Ensuite, des gisements de gaz ont été découverts dans le Caucase du Nord, en Transcaucasie, en Ukraine, dans la région de la Volga, Asie centrale, Sibérie occidentale et Extrême Orient. Sur
Au 1er janvier 1976, les réserves prouvées de gaz naturel s'élevaient à 25,8 billions de m3, dont dans la partie européenne de l'URSS - 4,2 billions de m3 (16,3 %), à l'Est - 21,6 billions de m3 (83,7 %), dont
18 200 milliards de m3 (70,5 %) - en Sibérie et en Extrême-Orient, 3 400 milliards de m3 (13,2 %) - en Asie centrale et au Kazakhstan. Au 1er janvier 1980, les réserves potentielles de gaz naturel s'élevaient à 80 à 85 000 milliards de m3 et les réserves explorées à 34 300 milliards de m3. De plus, les réserves ont augmenté principalement en raison de la découverte de gisements dans la partie orientale du pays - les réserves prouvées y étaient d'environ
30 100 milliards de m 3 , soit 87,8 % du total de l'Union.
Aujourd'hui, la Russie possède 35 % des réserves mondiales de gaz naturel, soit plus de 48 000 milliards de m3. Les principales zones de production de gaz naturel en Russie et dans les pays de la CEI (champs) :

Province pétrolière et gazière de Sibérie occidentale :
Ourengoïskoye, Yamburgskoye, Zapolyarnoye, Medvezhye, Nadymskoye, Tazovskoye – Okrug autonome de Yamalo-Nenets;
Pokhromskoye, Igrimskoye – région gazière de Berezovsky ;
Meldzhinskoe, Luginetskoe, Ust-Silginskoe - Région gazière de Vasyugan.
Province pétrolière et gazière Volga-Oural :
le plus important est Vuktylskoye, dans la région pétrolière et gazière de Timan-Pechora.
Asie centrale et Kazakhstan :
le plus important d'Asie centrale est Gazlinskoye, dans la vallée de Fergana ;
Kyzylkum, Bayram-Ali, Darvazin, Achak, Shatlyk.
Caucase du Nord et Transcaucasie :
Karadag, Duvanny – Azerbaïdjan ;
Lumières du Daghestan – Daghestan ;
Severo-Stavropolskoye, Pelachiadinskoye - Territoire de Stavropol ;
Leningradskoye, Maikopskoye, Staro-Minskoye, Berezanskoye - région de Krasnodar.

Des gisements de gaz naturel sont également connus en Ukraine, à Sakhaline et en Extrême-Orient.
La Sibérie occidentale se distingue par ses réserves de gaz naturel (Urengoyskoye, Yamburgskoye, Zapolyarnoye, Medvezhye). Les réserves industrielles atteignent ici 14 000 milliards de m3. Les champs de condensats de gaz de Yamal (Bovanenkovskoye, Kruzenshternskoye, Kharasaveyskoye, etc.) deviennent désormais particulièrement importants. Sur cette base, le projet Yamal - Europe est en cours de mise en œuvre.
La production de gaz naturel est très concentrée et se concentre sur les zones possédant les gisements les plus vastes et les plus rentables. Seuls cinq champs - Urengoyskoye, Yamburgskoye, Zapolyarnoye, Medvezhye et Orenburgskoye - contiennent la moitié de toutes les réserves industrielles de Russie. Les réserves de Medvezhye sont estimées à 1,5 billion de m3 et celles d'Urengoyskoe à 5 billions de m3.
La caractéristique suivante est la localisation dynamique des sites de production de gaz naturel, qui s'explique par l'expansion rapide des limites des ressources identifiées, ainsi que par la facilité relative et le faible coût de leur implication dans le développement. En peu de temps, les principaux centres de production de gaz naturel se sont déplacés de la région de la Volga vers l'Ukraine et le Caucase du Nord. D'autres déplacements territoriaux sont provoqués par le développement de gisements en Sibérie occidentale, en Asie centrale, dans l'Oural et dans le Nord.

Après l’effondrement de l’URSS, la Russie a connu une baisse de sa production de gaz naturel. Le déclin a été observé principalement dans la région économique du Nord (8 milliards de m 3 en 1990 et 4 milliards de m 3 en 1994), dans l'Oural (43 milliards de m 3 et 35 milliards de m 3), dans la région économique de Sibérie occidentale (576 et
555 milliards de m3) et dans le Caucase du Nord (6 et 4 milliards de m3). La production de gaz naturel est restée au même niveau dans les régions économiques de la Volga (6 milliards de m3) et de l'Extrême-Orient.
À la fin de 1994, les niveaux de production avaient tendance à augmenter.
Des républiques de l'ex-URSS Fédération Russe Le pays produit le plus de gaz, suivi du Turkménistan (plus de 1/10), suivi de l'Ouzbékistan et de l'Ukraine.
L'extraction de gaz naturel sur le plateau de l'océan mondial revêt une importance particulière. En 1987, 12,2 milliards de m 3 étaient produits à partir des gisements offshore, soit environ 2 % du gaz produit dans le pays. La production de gaz associé s'est élevée la même année à 41,9 milliards de m3. Dans de nombreux domaines, l'une des réserves de combustible gazeux est la gazéification du charbon et du schiste. La gazéification souterraine du charbon est réalisée dans le Donbass (Lisichansk), Kuzbass (Kiselevsk) et la région de Moscou (Tula).
Le gaz naturel a été et reste un produit d’exportation important dans le commerce extérieur russe.
Les principaux centres de traitement du gaz naturel sont situés dans l'Oural (Orenbourg, Shkapovo, Almetyevsk), en Sibérie occidentale (Nizhnevartovsk, Surgut), dans la région de la Volga (Saratov), ​​​​dans le Caucase du Nord (Grozny) et dans d'autres pays. provinces porteuses. On peut noter que les usines de traitement du gaz gravitent autour des sources de matières premières - les champs et les grands gazoducs.
L’utilisation la plus importante du gaz naturel est celle de carburant. Dernièrement Il existe une tendance à l'augmentation de la part du gaz naturel dans le bilan énergétique du pays.

Le gaz naturel le plus précieux à haute teneur en méthane est Stavropol (97,8 % CH 4), Saratov (93,4 %), Ourengoï (95,16 %).
Les réserves de gaz naturel sur notre planète sont très importantes (environ 1015 m3). Nous connaissons plus de 200 gisements en Russie, situés en Sibérie occidentale, dans le bassin Volga-Oural et dans le Caucase du Nord. La Russie occupe la première place mondiale en termes de réserves de gaz naturel.
Le gaz naturel est le type de combustible le plus précieux. Lorsque le gaz est brûlé, il dégage beaucoup de chaleur. Il sert donc de combustible économe en énergie et bon marché dans les chaufferies, les hauts fourneaux, les fours à sole et les fours de fusion du verre. L'utilisation du gaz naturel dans la production permet d'augmenter considérablement la productivité du travail.
Le gaz naturel est une source de matières premières pour l'industrie chimique : production d'acétylène, d'éthylène, d'hydrogène, de suie, de plastiques divers, d'acide acétique, de colorants, de médicaments et d'autres produits.

Gaz de pétrole associé est un gaz qui existe avec le pétrole, il est dissous dans le pétrole et se situe au-dessus de celui-ci, formant un « bouchon de gaz », sous pression. A la sortie du puits, la pression chute et le gaz associé est séparé du pétrole. Ce gaz n’était pas utilisé autrefois, mais simplement brûlé. Actuellement, il est capturé et utilisé comme combustible et comme matière première chimique précieuse. Les possibilités d'utilisation des gaz associés sont encore plus larges que le gaz naturel, car... leur composition est plus riche. Les gaz associés contiennent moins de méthane que le gaz naturel, mais ils contiennent beaucoup plus d'homologues du méthane. Pour utiliser le gaz associé de manière plus rationnelle, il est divisé en mélanges de composition plus étroite. Après séparation, on obtient du gaz essence, du propane et du butane, ainsi que du gaz sec. Des hydrocarbures individuels sont également extraits - éthane, propane, butane et autres. En les déshydrogénant, on obtient des hydrocarbures insaturés - éthylène, propylène, butylène, etc.

Pétrole et produits pétroliers, leur application

L'huile est un liquide huileux avec une odeur âcre. On le trouve dans de nombreux endroits globe, imprégnant les roches poreuses à différentes profondeurs.
Selon la plupart des scientifiques, le pétrole est constitué de restes géochimiquement altérés de plantes et d’animaux qui habitaient autrefois la planète. Cette théorie de l'origine organique du pétrole est étayée par le fait que le pétrole contient certaines substances azotées - produits de dégradation des substances présentes dans les tissus végétaux. Il existe également des théories sur l'origine inorganique du pétrole : sa formation à la suite de l'action de l'eau dans l'épaisseur du globe sur des carbures métalliques chauds (composés de métaux avec du carbone) avec une modification ultérieure des hydrocarbures résultants sous l'influence de haute température, haute pression, exposition aux métaux, à l'air, à l'hydrogène, etc.
Lors de l'extraction de formations pétrolifères situées dans la croûte terrestre, parfois à plusieurs kilomètres de profondeur, le pétrole soit remonte à la surface sous la pression des gaz qui s'y trouvent, soit est pompé par des pompes.

L’industrie pétrolière constitue aujourd’hui un vaste complexe économique national qui vit et se développe selon ses propres lois. Que signifie le pétrole pour l’économie nationale du pays aujourd’hui ? Le pétrole est une matière première pour la pétrochimie dans la production de caoutchouc synthétique, d'alcools, de polyéthylène, de polypropylène, d'une large gamme de plastiques divers et de produits finis fabriqués à partir de ceux-ci, de tissus artificiels ; source de production de carburants (essence, kérosène, diesel et carburéacteurs), d'huiles et de lubrifiants, ainsi que de combustible pour chaudières et fours (mazut), de matériaux de construction (bitume, goudron, asphalte) ; matières premières pour la production d'un certain nombre de préparations protéiques utilisées comme additifs dans l'alimentation du bétail pour stimuler leur croissance.
Le pétrole est notre richesse nationale, la source de la puissance du pays, le fondement de son économie. Le complexe pétrolier russe comprend 148 000 puits de pétrole, 48 300 km d'oléoducs principaux, 28 raffineries de pétrole d'une capacité totale de plus de 300 millions de tonnes de pétrole par an, ainsi qu'un grand nombre d'autres installations de production.
Les entreprises de l'industrie pétrolière et de ses industries de services emploient environ 900 000 travailleurs, dont environ 20 000 personnes dans le domaine de la science et des services scientifiques.
Au cours des dernières décennies, des changements fondamentaux se sont produits dans la structure de l'industrie des combustibles, associés à une diminution de la part de l'industrie du charbon et à la croissance des industries de production et de transformation du pétrole et du gaz. Si en 1940, ils représentaient 20,5 %, alors en 1984, ils représentaient 75,3 % de la production totale de combustible minéral. Aujourd’hui, le gaz naturel et le charbon à ciel ouvert prennent le devant de la scène. La consommation de pétrole à des fins énergétiques sera réduite ; au contraire, son utilisation comme matière première chimique va se développer. Actuellement, dans la structure du bilan énergétique et énergétique, le pétrole et le gaz représentent 74 %, tandis que la part du pétrole diminue et celle du gaz augmente et s'élève à environ 41 %. La part du charbon est de 20 %, les 6 % restants proviennent de l'électricité.
Les frères Dubinin ont commencé à raffiner le pétrole dans le Caucase. La première transformation du pétrole implique sa distillation. La distillation est effectuée dans les raffineries de pétrole après séparation des gaz de pétrole.

Divers produits d'une grande importance pratique sont isolés du pétrole. Tout d'abord, les hydrocarbures gazeux dissous (principalement le méthane) en sont éliminés. Après avoir distillé les hydrocarbures volatils, l’huile est chauffée. Les hydrocarbures comportant un petit nombre d'atomes de carbone dans la molécule et ayant un point d'ébullition relativement bas sont les premiers à passer à l'état de vapeur et sont distillés. À mesure que la température du mélange augmente, des hydrocarbures ayant un point d’ébullition plus élevé sont distillés. De cette manière, des mélanges individuels (fractions) d’huile peuvent être collectés. Le plus souvent, cette distillation produit quatre fractions volatiles, qui sont ensuite séparées.
Les principales fractions pétrolières sont les suivantes.
Fraction essence, collecté entre 40 et 200 °C, contient des hydrocarbures de C 5 H 12 à C 11 H 24. Après distillation ultérieure de la fraction isolée, nous obtenons de l'essence (t kip = 40–70 °C), essence
(t kip = 70-120 °C) – aviation, automobile, etc.
Fraction naphta, collecté dans la plage de 150 à 250°C, contient des hydrocarbures de C 8 H 18 à C 14 H 30. Le naphta est utilisé comme carburant pour les tracteurs. De grandes quantités de naphta sont transformées en essence.
Fraction kérosène comprend les hydrocarbures de C 12 H 26 à C 18 H 38 avec un point d'ébullition de 180 à 300°C. Le kérosène, après purification, est utilisé comme carburant pour les tracteurs, les avions à réaction et les fusées.
Fraction gazole (t kip > 275 °C), autrement appelé Gas-oil.
Résidu après distillation du pétrole – essence– contient des hydrocarbures avec un grand nombre d’atomes de carbone (jusqu’à plusieurs dizaines) dans la molécule. Le fioul est également séparé en fractions par distillation sous pression réduite pour éviter la décomposition. En conséquence nous obtenons huiles solaires(Gas-oil), huiles lubrifiantes(automobile, aéronautique, industriel, etc.), vaseline(la vaseline technique est utilisée pour lubrifier les produits métalliques afin de les protéger de la corrosion ; la vaseline purifiée est utilisée comme base pour les cosmétiques et en médecine). À partir de certains types d'huile, on obtient paraffine(pour la fabrication d'allumettes, de bougies, etc.). Après avoir distillé les composants volatils du fioul, il ne reste que le goudron. Il est largement utilisé dans la construction de routes. Outre sa transformation en huiles lubrifiantes, le fioul est également utilisé comme combustible liquide dans les chaufferies. L’essence issue du raffinage du pétrole ne suffit pas à couvrir tous les besoins. Dans le meilleur des cas, jusqu'à 20 % de l'essence peut être obtenue à partir du pétrole, le reste étant constitué de produits à point d'ébullition élevé. À cet égard, la chimie était confrontée à la tâche de trouver des moyens de produire de l'essence en grande quantité. Un moyen pratique a été trouvé en utilisant la théorie de la structure des composés organiques créée par A.M. Butlerov. Les produits de distillation du pétrole à haut point d’ébullition ne conviennent pas pour être utilisés comme carburant. Leur point d'ébullition élevé est dû au fait que les molécules de ces hydrocarbures ont des chaînes trop longues. Lorsque de grosses molécules contenant jusqu'à 18 atomes de carbone sont décomposées, des produits à bas point d'ébullition tels que l'essence sont obtenus. Cette voie a été suivie par l'ingénieur russe V.G. Shukhov, qui a développé en 1891 une méthode de division des hydrocarbures complexes, appelée plus tard craquage (ce qui signifie division).

Une amélioration fondamentale du craquage a été l’introduction dans la pratique du procédé de craquage catalytique. Ce processus a été réalisé pour la première fois en 1918 par N.D. Zelinsky. Le craquage catalytique a permis de produire de l'essence d'aviation à grande échelle. Dans les unités de craquage catalytique à une température de 450 °C, sous l’influence de catalyseurs, de longues chaînes carbonées se brisent.

Craquage thermique et catalytique

La principale méthode de traitement des fractions pétrolières consiste en divers types de craquage. Pour la première fois (1871-1878), le craquage du pétrole a été réalisé à l'échelle laboratoire et semi-industrielle par A.A. Letny, employé de l'Institut technologique de Saint-Pétersbourg. Le premier brevet pour une installation de craquage a été déposé par Choukhov en 1891. Le craquage s'est répandu dans l'industrie depuis les années 1920.
Le craquage est la décomposition thermique des hydrocarbures et d’autres composants du pétrole. Plus la température est élevée, plus la vitesse de craquage est élevée et plus le rendement en gaz et en hydrocarbures aromatiques est élevé.
Le craquage des fractions pétrolières, en plus des produits liquides, produit une matière première primaire : des gaz contenant des hydrocarbures insaturés (oléfines).
On distingue les principaux types de fissuration suivants :
phase liquide (20-60 atm, 430-550 °C), produit de l'essence insaturée et saturée, le rendement en essence est d'environ 50 %, celui des gaz en 10 % ;
Phase de vapeur(régulier ou basse pression, 600 °C), produit de l'essence aromatique insaturée, le rendement est inférieur à celui du craquage en phase liquide, une grande quantité de gaz se forme ;
pyrolyse l'huile (pression ordinaire ou réduite, 650-700 °C), donne un mélange d'hydrocarbures aromatiques (pyrobenzène), le rendement est d'environ 15 %, plus de la moitié de la matière première est transformée en gaz ;
hydrogénation destructrice (pression d'hydrogène 200-250 atm, 300-400 °C en présence de catalyseurs - fer, nickel, tungstène, etc.), donne l'essence ultime avec un rendement allant jusqu'à 90 % ;
craquage catalytique (300–500 °C en présence de catalyseurs - AlCl 3, aluminosilicates, MoS 3, Cr 2 O 3, etc.), produit des produits gazeux et de l'essence de haute qualité avec une prédominance d'hydrocarbures aromatiques et saturés d'isostructure.
En technologie, ce qu'on appelle reformage catalytique– conversion d'essences de qualité inférieure en essences à indice d'octane élevé ou en hydrocarbures aromatiques.
Les principales réactions du craquage sont la rupture des chaînes d'hydrocarbures, l'isomérisation et la cyclisation. Les radicaux libres d’hydrocarbures jouent un rôle important dans ces processus.

Production de coca
et le problème de l'obtention de carburant liquide

Réserves charbon dans la nature dépassent largement les réserves de pétrole. Le charbon constitue donc la matière première la plus importante pour industrie chimique industrie.
Actuellement, l'industrie utilise plusieurs méthodes de transformation du charbon : distillation sèche (cokéfaction, semi-cokéfaction), hydrogénation, combustion incomplète et production de carbure de calcium.

La distillation sèche du charbon est utilisée pour produire du coke en métallurgie ou du gaz domestique. Le charbon à coke produit du coke, du goudron de houille, de l'eau goudronnée et des gaz à coke.
Goudron de houille contient une grande variété de composés aromatiques et autres composés organiques. Par distillation à pression normale, il est divisé en plusieurs fractions. Les hydrocarbures aromatiques, les phénols, etc. sont obtenus à partir du goudron de houille.
Gaz de cokéfaction contiennent principalement du méthane, de l'éthylène, de l'hydrogène et du monoxyde de carbone (II). Ils sont partiellement brûlés et partiellement recyclés.
L'hydrogénation du charbon est réalisée à une température de 400 à 600 °C sous une pression d'hydrogène allant jusqu'à 250 atm en présence d'un catalyseur – les oxydes de fer. Cela produit un mélange liquide d'hydrocarbures, qui sont généralement hydrogénés sur du nickel ou d'autres catalyseurs. Les lignites de qualité inférieure peuvent être hydrogénées.

Le carbure de calcium CaC 2 est obtenu à partir de charbon (coke, anthracite) et de chaux. Il est ensuite transformé en acétylène, qui est utilisé à une échelle toujours plus grande dans l'industrie chimique de tous les pays.

De l'histoire du développement d'OJSC Rosneft - KNOS

L’histoire du développement de l’usine est étroitement liée à l’industrie pétrolière et gazière du Kouban.
Le début de la production pétrolière dans notre pays remonte à un passé lointain. Retour au 10ème siècle. L'Azerbaïdjan faisait du commerce du pétrole avec divers pays. Dans le Kouban, l'exploitation industrielle du pétrole a commencé en 1864 dans la région de Maikop. À la demande du chef de la région du Kouban, le général Karmalin, D.I. Mendeleïev a tiré en 1880 une conclusion sur le potentiel pétrolier du Kouban : « Ici, il faut s'attendre à beaucoup de pétrole, ici il est situé le long d'une longue ligne droite parallèle jusqu'à la crête et s'étendant près des contreforts, approximativement dans la direction de Kudako à Ilskaya".
Au cours des premiers plans quinquennaux, d'importants travaux d'exploration ont été réalisés et la production industrielle de pétrole a commencé. Le gaz de pétrole associé était partiellement utilisé comme combustible domestique dans les quartiers ouvriers, et la plupart de Ce produit précieux était brûlé aux flambeaux. Pour mettre fin au gaspillage des ressources naturelles, le ministère de l'Industrie pétrolière de l'URSS a décidé en 1952 de construire une usine de gaz-essence dans le village d'Afipskoye.
En 1963, l'acte de mise en service de la première étape de l'usine à gaz et à essence Afipsky a été signé.
Au début de 1964, le traitement des condensats de gaz du territoire de Krasnodar a commencé à produire de l'essence et du carburant diesel A-66. La matière première était le gaz des champs Kanevsky, Berezansky, Leningradsky, Maikopsky et d'autres grands gisements. Améliorant la production, le personnel de l'usine maîtrisa la production d'essence d'aviation B-70 et d'essence moteur A-72.
En août 1970, deux nouvelles unités technologiques de traitement des condensats de gaz pour produire des aromatiques (benzène, toluène, xylène) sont mises en service : une unité de distillation secondaire et une unité de reformage catalytique. Dans le même temps, des installations de traitement avec traitement biologique des eaux usées et la base de matières premières et de matières premières de l'usine ont été construites.
En 1975, une usine de production de xylène a été mise en service et en 1978, une usine de déméthylation de toluène importée a été mise en service. L'usine est devenue l'une des principales usines du ministère de l'Industrie pétrolière dans la production d'hydrocarbures aromatiques pour l'industrie chimique.
Afin d'améliorer la structure de gestion de l'entreprise et l'organisation des divisions de production, l'association de production de Krasnodarnefteorgsintez a été créée en janvier 1980. L'association comprenait trois usines : le site de Krasnodar (en activité depuis août 1922), la raffinerie de pétrole Tuapse (en activité depuis 1929) et la raffinerie de pétrole Afipsky (en activité depuis décembre 1963).
En décembre 1993, l'entreprise a été réorganisée et en mai 1994, Krasnodarnefteorgsintez OJSC a été rebaptisée Rosneft-Krasnodarnefteorgsintez OJSC.

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La fin suit

Rappel : la distillation (distillation) est une méthode de séparation d'un mélange de liquides volatils par évaporation progressive suivie d'une condensation.

Huile. Distillation du pétrole

La plupart des substances organiques que vous traitez Vie courante Les plastiques, peintures, détergents, médicaments, vernis, solvants sont synthétisés à partir d'hydrocarbures. Il existe trois principales sources d’hydrocarbures dans la nature : le pétrole, le gaz naturel et le charbon.

Le pétrole est l’une des ressources minérales les plus importantes. Il est impossible d’imaginer notre vie sans pétrole et ses produits. Ce n’est pas pour rien que les pays riches en pétrole jouent rôle important dans l’économie mondiale.

Le pétrole est un liquide sombre et huileux que l'on trouve dans la croûte terrestre (Fig. 29.1). Il s'agit d'un mélange homogène de plusieurs centaines de substances - principalement des hydrocarbures saturés avec un nombre d'atomes de carbone dans la molécule de 1 à 40.

Pour traiter ce mélange, des méthodes physiques et chimiques sont utilisées. Premièrement, l'huile est séparée en mélanges simples - fractions - par distillation (distillation ou rectification), sur la base du fait que diverses substances contenues dans l'huile bout à différentes températures (tableau 12). La distillation s'effectue dans une colonne de distillation sous chauffage important (Fig. 29.2). Fractions ayant les points d'ébullition les plus élevés, se décomposant à haute température, distillé sous pression réduite.

Tableau 12. Fractions de distillation du pétrole

	Nombre d'atomes de carbone dans les molécules	Point d'ébullition, °C	Application
		Plus de 200°C
			Carburant automobile
			Carburant, matières premières pour la synthèse
			Essence d'aviation
			Gas-oil
Gazole lourd (fioul)			Combustible pour centrales thermiques
		Se décompose lorsqu'il est chauffé, distillé sous pression réduite	Production d'asphalte, bitume, paraffine, lubrifiants, combustible pour chaufferies

L'Ukraine est assez riche en réserves de pétrole. Les principaux gisements sont concentrés dans trois régions pétrolières et gazières : orientale (régions de Soumy, Poltava, Tchernihiv et Kharkov), occidentale (régions de Lviv et Ivano-Frankivsk) et méridionale (région de la mer Noire, plateaux de la mer d'Azov et de la mer Noire). Les réserves de pétrole de l'Ukraine sont estimées à environ 2 milliards de tonnes, mais une partie importante d'entre elles est concentrée à de grandes profondeurs (5 à 7 km). La production annuelle de pétrole en Ukraine est d'environ 2 millions de tonnes, pour une demande de 16 millions de tonnes. Malheureusement, l'Ukraine est toujours obligée d'importer des volumes importants de pétrole.

Raffinage chimique des produits pétroliers

Certains produits de distillation du pétrole peuvent être utilisés immédiatement, sans autre transformation, comme l'essence et le kérosène, mais ils ne représentent que 20 à 30 % du pétrole. De plus, après distillation, l'essence est de mauvaise qualité (avec un faible indice d'octane, c'est-à-dire que lorsqu'elle est comprimée dans le moteur, elle explose plutôt que de brûler). Un moteur fonctionnant avec un tel carburant émet un bruit de cognement caractéristique et tombe rapidement en panne. Pour améliorer la qualité de l'essence et augmenter son rendement, le pétrole est soumis à un traitement chimique.

L'une des méthodes les plus importantes de raffinage chimique du pétrole est le craquage (de l'anglais to crack - fendre, casser, car lors du craquage les chaînes carbonées sont rompues) (Fig. 29.3). Lorsqu'elles sont chauffées à 500 °C sans accès à l'air et en présence de catalyseurs spéciaux, les longues molécules d'alcane sont divisées en molécules plus petites. Lors du craquage d'hydrocarbures saturés, il se forme un mélange d'hydrocarbures légers saturés et insaturés, par exemple :

Grâce à ce procédé, le rendement en essence et en kérosène augmente. Ce type d’essence est parfois appelé essence de craquage.

L'une des caractéristiques qui déterminent la qualité de l'essence est l'indice d'octane, qui indique la possibilité de détonation (explosion) du mélange air-carburant dans le moteur. Plus l'indice d'octane est élevé, plus le risque de détonation est faible et donc plus la qualité de l'essence est élevée. L'heptane ne convient pas comme carburant ; il explose avec plus probable, tandis que l'isooctane (2,2,4-triméthylpentane) a les propriétés opposées - il n'explose presque pas dans le moteur. Ces deux substances sont devenues la base de l'échelle de détermination de la qualité de l'essence - l'échelle de l'indice d'octane. Sur cette échelle, l'heptane a reçu une valeur de 0 et l'isooctane - 100. Selon cette échelle, l'essence avec un indice d'octane de 95 a les mêmes propriétés de frappe qu'un mélange de 95 % d'isooctane et de 5 % d'heptane.

Le raffinage du pétrole a lieu dans des entreprises spéciales - les raffineries de pétrole. Là, ils effectuent à la fois la rectification du pétrole brut et le traitement chimique des produits pétroliers obtenus. Il existe six raffineries de pétrole en Ukraine : à Odessa, Kremenchug, Kherson, Lisichansk, Nadvornyansk et Drohobych. La capacité totale de toutes les entreprises ukrainiennes de raffinage du pétrole dépasse 52 millions de tonnes par an.

Gaz naturel

La deuxième source d'hydrocarbures la plus importante est le gaz naturel, dont le principal composant est le méthane (93 à 99 %). Le gaz naturel est principalement utilisé comme combustible efficace. Lorsqu'il est brûlé, ni cendre ni monoxyde de carbone toxique ne se forment, le gaz naturel est donc considéré comme un carburant respectueux de l'environnement.

De grandes quantités de gaz naturel sont utilisées par l’industrie chimique. La transformation du gaz naturel se réduit principalement à la production d'hydrocarbures insaturés et de gaz de synthèse. L'éthylène et l'acétylène sont formés par l'élimination de l'hydrogène des alcanes inférieurs :

Le gaz de synthèse - un mélange d'oxyde de carbone (II) et d'hydrogène - est produit en chauffant du méthane avec de la vapeur d'eau :

A partir de ce mélange, à l'aide de différents catalyseurs, des composés contenant de l'oxygène sont synthétisés - alcool méthylique, acide acétique, etc.

Lorsqu'il est passé sur un catalyseur au cobalt, le gaz de synthèse est converti en un mélange d'alcanes, qui est de l'essence synthétique :

Charbon

Une autre source d'hydrocarbures est le charbon. Dans l'industrie chimique, il est traité par cokéfaction - chauffage à 1 000 °C sans accès à l'air (Fig. 29.5, p. 170). Dans ce cas, il se forme du coke et du goudron de houille, dont la masse ne représente que quelques pour cent de la masse du charbon. Le coke est utilisé comme agent réducteur en métallurgie (par exemple pour obtenir du fer à partir de ses oxydes).

Le goudron de houille contient plusieurs centaines de composés organiques, principalement des hydrocarbures aromatiques, qui en sont obtenus par distillation.

Le charbon est également utilisé comme combustible, mais cela crée d'importantes problèmes écologiques. Premièrement, le charbon contient des impuretés ininflammables, qui se transforment en scories lors de la combustion du combustible ; Deuxièmement, le charbon contient de petites quantités de composés soufrés et azotés dont la combustion produit des oxydes qui polluent l'atmosphère. L'Ukraine est l'un des premiers au monde en termes de réserves de charbon. Sur un territoire égal à 0,4 % du territoire mondial, l'Ukraine contient environ 5 % des réserves mondiales de matières premières énergétiques, dont 95 % sont du charbon (environ 54 milliards de tonnes). En 2015, la production de charbon s'élevait à 40 millions de tonnes, soit près de la moitié de celle de 2011. Il existe aujourd'hui 300 mines de charbon en Ukraine, et 40 % d'entre elles produisent du charbon à coke (qui peut être transformé en coke). La production est concentrée principalement dans les régions de Donetsk, Lugansk, Dnepropetrovsk et Volyn.

Tâche linguistique

En grec, pyro signifie « feu » et lyse signifie « décomposition ». Pourquoi pensez-vous que les termes « craquage » et « pyrolyse » sont souvent utilisés de manière interchangeable ?

Idée clé

Les principales sources d'hydrocarbures pour l'industrie sont le pétrole, le charbon et le gaz naturel. Pour plus application efficace ces ressources naturelles doivent être traitées pour isoler des substances ou des mélanges individuels.

Questions de contrôle

334. Nommer les principales sources naturelles d'hydrocarbures.

335. Sur quelle base est basée la méthode physique de séparation du pétrole en fractions ?

336. En quelles fractions le pétrole est-il divisé pendant la distillation ? Décrivez leur utilisation. Quel produit pétrolier est le plus précieux pour la société moderne ?

337. En quoi les produits pétroliers les plus importants diffèrent-ils par leur composition chimique ?

338. À l’aide des informations contenues dans ce paragraphe et dans les paragraphes précédents, décrivez l’utilisation du gaz naturel dans l’industrie chimique.

339. Quels sont les principaux produits issus du charbon à coke ?

340. Pourquoi le charbon est-il chauffé pendant le traitement sans accès à l'air ?

341. Pourquoi le gaz naturel est-il meilleur que le charbon comme combustible ?

342. Quelles substances et matériaux sont produits par la transformation du charbon et du gaz naturel ?

Devoirs pour maîtriser la matière

343. Lors du processus de craquage de l'hydrocarbure C 20 H 42, deux produits se forment avec le même nombre d'atomes de carbone dans les molécules. Écrivez une équation pour la réaction.

344. Qu'est-ce que c'est ? différence fondamentale huile de craquage issue de la rectification ?

345. Pourquoi pensez-vous que lors de la distillation directe du pétrole, il n'est pas possible d'en transformer plus de 20 % en essence ?

346. Analyser la fig. 29.2 et décrire comment se déroule la distillation du pétrole.

347. Écrivez les équations des réactions de production d'éthylène et d'acétylène à partir de composants du gaz naturel.

348. L'un des composants de l'essence est l'hydrocarbure C 8 H 18. Écrivez une équation pour la réaction de sa production à partir de l’oxyde de carbone (I) et de l’hydrogène.

349. Lorsque l'essence brûle complètement, du dioxyde de carbone et de l'eau se forment dans le moteur. Écrivez une équation pour la réaction de combustion de l'essence, en supposant qu'elle est constituée d'hydrocarbures de composition C 8 H 18.

350. Les gaz d’échappement des voitures contiennent des substances toxiques : oxyde de carbone(N) et oxyde d’azote(N). Expliquez quelles réactions chimiques ont abouti à leur formation.

351. Combien de fois le volume du mélange air-carburant, composé de 40 ml de vapeur d'octane et de 3 litres d'air, augmentera-t-il lorsqu'il sera allumé ? Lors des calculs, supposez que l'air contient 20 % d'oxygène (en volume).

352. L'essence vendue dans les climats chauds est composée d'hydrocarbures dont le poids moléculaire est plus élevé que l'essence vendue dans les climats froids. Devinez pourquoi les raffineurs de pétrole font cela.

353*. Le pétrole contient tellement de substances organiques précieuses que D.I. Mendeleïev a déclaré : « Brûler du pétrole dans un four équivaut presque à brûler avec des billets de banque. Comment comprenez-vous cette affirmation ? Suggérer des moyens d’utiliser rationnellement les sources naturelles d’hydrocarbures.

354*. DANS sources supplémentaires Recherchez des informations sur les matériaux et les substances qui utilisent du pétrole, du gaz naturel ou du charbon comme matières premières. Peuvent-ils être fabriqués sans utiliser de sources naturelles d’hydrocarbures ? Est-il possible pour l’humanité de cesser d’utiliser ces matériaux ? Justifiez votre réponse.

355*. À l'aide des connaissances acquises dans les cours de géographie des 8e et 9e années, décrivez les bassins et zones de production de charbon, de pétrole et de gaz naturel actuels et prometteurs en Ukraine. Les emplacements des usines de traitement de ces sources d’hydrocarbures sont-ils coordonnés avec leurs gisements ?

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