Природные источники углеводородов, их переработка

Углеводороды – это органические соединения, состоящие из атомов водорода и углерода. Основными источниками данных веществ являются горючие полезные ископаемые – нефть, природный и попутный газ, уголь.

Природные источники углеводородов

Природные источники углеводородов

Нефть

Нефть – это природная маслянистая горючая жидкость, обладающая специфическим запахом, темно-коричневого (черного, красного, синего, белого) цвета или бесцветная, состоящая из  сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы (алканов, циклоалканов, аренов) и ряда других химических соединений. 

нефтяные месторождения

50 тыс.

из них: разведано

более 600

разрабатывается

450

Различают два вида нефти, в зависимости от плотности и содержания серы:

  1. Легкая извлекается насосами или фонтанным способом. Массовая доля серы – незначительно, вследствие чего ценность продукта выше. Используется  для производства горючих продуктов - бензина и керосина.
  2. Тяжелая – добывается шахтным способом. Из-за содержания примесей данный вид горючего ископаемого требует дополнительной очистки. Применяется для изготовления различных масел, мазута.

К преимуществам применения топлива можно отнести – простоту, дешевизну добычи и беспроблемность транспортировки.

К недостаткам – низкую ресурсообеспеченность, то есть соотношение между количеством ресурсов и размерами их использования.

Природные источники углеводородов

Характеристики

Нефть

Смесь состоящая из большого количества компонентов, основными из которых являются алканы, циклоалканы и арены.

Попутный нефтяной газ

Смесь состоящая в основном из алканов. Большая часть состоит из пропана.

Природный газ

Смесь, состоящая из низкомолекулярных алканов. Основная составная часть – метан.

Каменный уголь

Смесь, состоящая из разного соотношения соединений  углерода, водорода, серы.  Неорганические вещества состоят наибольшую часть каменного угля.

Природный газ

Природный газ

Природный газ  — это смесь газов, образовавшихся в недрах земли посредством анаэробного разложения органических веществ. Содержание углеводородов в природном ресурсе низкое, 80- 97% составляет метан и незначительный процент – пропан, бутан, этан.

Преимущества данного вида топлива – простота добычи и транспортировки, экономичность.

Недостатки – сложность межконтинентальной транспортировки с помощью дорогостоящих танкеров.

Природный газ не имеет запаха, но для обнаружения протечек вещества в быту, в него добавляют специальные компоненты – меркаптаны. Это связано с тем, что смесь метана с воздухом взрывоопасна, небольшая искра способна спровоцировать происшествие.

Попутный нефтяной газ

Попутный нефтяной газ – это смесь газообразных углеводородов, содержащихся в нефти и выделяющихся при ее добыче и подготовке. Чем ниже молекулярная масса алкана, тем выше его концентрация в природном ресурсе.

Попутный нефтяной газ

Смесь бутана и пропана образует сжиженный газ, который применяется в качестве бытового топлива.

В зависимости от содержания углеводорода попутный газ делится на следующие группы:

  • чистый  (95–100%);
  • углеводородный с примесью углекислого газа 4-20%;
  • углеводородный с примесью азота 3-15%;
  • углеводородно-азотный,  содержанием примесей до 50% соответственно.

Каменный уголь

Данный вид горючего ископаемого относится к твердым, и представляет собой многокомпонентную смесь углеводородов, азота, серы, кислорода и неорганических веществ. Доля углерода составляет 80 %, остальные 20% -  органические и неорганические компоненты. Чем выше содержание газа, тем большей теплотворностью обладает вещество, чем ниже – тем дольше уголь может храниться.

Образование данного вида горючего ископаемого проходит в два этапа:

  1. Появление торфа из остатков растений и живых организмов.
  2. Формирование твердого угля.

Виды каменного угля

Данный вид топлива является достаточно перспективным для получения ряда химических продуктов и энергии.

Их переработка

Полезные ископаемые требуют переработки для дальнейшего использования и получения необходимых продуктов.

Переработка нефти

В сыром виде данный ресурс не применяется. Переработка может быть первичной и вторичной.

1. Первичная переработка заключается в ректификации нефти, путем ее нагревания, не приводящая к химическим изменениям вещества. В процессе повышения температуры улетучиваются сначала легкокипящие элементы, затем требующие более высокой температуры.

Схема ректификационной колонны

Схема ректификационной колонны

На подготовительном этапе требуется очитка нефти от воды, солей и твердых механических частиц. Далее вещество поступает в трубчатую печь, где подвергается нагреванию до 350 °С. Горячий состав перемещается в нижнюю часть ректификационной колонны, в которой осуществляется испарение отдельных фракций на разные уровни, в зависимости отих температуры кипения:

  • ректификационные газы (верхняя часть,  температура кипения не более 40 оС);
  • бензиновая фракция (35 -200 оС);
  • лигроиновая фракция (150 - 250 оС);
  • керосиновая фракция (190 - 300 оС);
  • дизельную фракцию (200 -300 оС);
  • мазут (нижняя часть колонны, температура кипения более 350 оС).

2. Вторичная: крекинг и риформинг – необходимы для повышения выхода после переработки более дорогих  и качественных фракций.

Крекинг – способ обработки мазута путем нагревания с совместным воздействием катализатора, для увеличения выхода бензиновой фракции.

Крекинг

Риформинг – направлен на улучшение качественных характеристик бензиновой фракции путем реакций дегидроциклизации.

Риформинг

Переработка природного газа

Содержание примесей в природном газе затрудняет его дальнейшую транспортировку и использование. В связи с этим он подвергается переработке:

  1. Сушке – для удаления серы и воды.
  2. Переработка производственным методом  в целях придания товарного вида:
    • термохимическим способом – при высокой температуре и давлении;
    • физико-энергетическим – охлаждением или нагреванием ресурса для его сжатия и деления;
    • химико-каталитическим – методом парциального окисления  или паровой, углекислой конверсии.

В результате процессов образуются вещества:  источники энергии и химические продукты (аммиак, уксусная кислота, метонол и др.).

Обработка попутного нефтяного газа

Концентрация продуктов нефтепереработки негативно влияет на экологию и здоровье населения. В связи с этим возникла необходимость в переработке ПНГ и практическом применении.

Существуют несколько способов утилизации и переработки:

  1. Фракционный метод – основан на разделении газа на компоненты.
  2. Закачка в пласт нефти, для повышения давления и увеличения объемов добычи.
  3. Мембранная очистка с дальнейшим сжижением и использованием для получения топлива и нефтехимического сырья.
  4. Переработка в сжиженный газ.

Переработка каменного угля

Переработка данного вида ресурса называется коксованием, которое осуществляется путем накаливания угля до 900-1100°С без доступа воздуха. 

В результате получаются следующие продукты:

  • кокс с высоким содержанием углерода;
  • коксовый газ;
  • каменноугольная смола.

Более 90% всей энергии, потребляемой человечеством в настоящее время, добывается из ископаемых природных органических соединений. ПО своим свойствам газ превосходит нефть.


 

Смотри также:

7 октября 2020, 18:29

Комментарии

Для добавления комментариев необходимо авторизоваться.