Природные источники углеводородов их получение и применение

Природными источниками углеводородов являются горючие ископаемые — нефть и газ, уголь и торф. Залежи сырой нефти и газа возникли 100-200 миллионов лет назад из микроскопических морских растений и животных, которые оказались включенными в осадочные породы, образовавшиеся на дне моря, В отличие от этого уголь и торф начали образовываться 340 миллионов лет назад из растений, произраставших на суше.

Природный газ и сырая нефть обычно обнаруживаются вместе с водой в нефтеносных слоях, расположенных между слоями горных пород (рис. 2).

Термин «природный газ» применим также к газам, которые образуются в природных условиях в результате разложения угля. Природный газ и сырая нефть разрабатываются на всех континентах, за исключением Антарктиды. Крупнейшими производителями природного газа в мире являются Россия, Алжир, Иран и Соединенные Штаты. Крупнейшими производителями сырой нефти являются Венесуэла, Саудовская Аравия, Кувейт и Иран.

Природный газ состоит главным образом из метана (табл. 1).

Сырая нефть представляет собой маслянистую жидкость, окраска которой может быть самой разнообразной – от темно-коричневой или зеленой до почти бесцветной. В ней содержится большое число алканов. Среди них есть неразветвленные алканы, разветвленные алканы и циклоалканы с числом атомов углерода от пяти до 40. Промышленное название этих циклоалканов-начтены. В сырой нефти, кроме того, содержится приблизительно 10% ароматических углеводородов, а также небольшое количество других соединений, содержащих серу, кислород и азот.

Рисунок 1 Природный газ и сырая нефть обнаруживаются в ловушках между слоями горных пород., Таблица 1 Состав природного газа

Уголь является древнейшим источником энергии, с которым знакомо человечество. Он представляет собой минерал (рис. 3), который образовался из растительного вещества в процессе метаморфизма. Метаморфическими называются горные породы, состав которых подвергся изменениям в условиях высоких давлений, а также высоких температур. Продуктом первой стадии в процессе образования угля является торф, который представляет собой разложившееся органическое вещество. Уголь образуется из торфа после того, как он покрывается осадочными породами. Эти осадочные породы называются перегруженными. Перегруженные осадки уменьшают содержание влаги в торфе.

9 стр., 4261 слов

Рудные ископаемые, нефть и уголь — основа современной промышленности

... также построил примитивный нефтеперегонный завод и поставлял некоторые продукты в Москву и Санкт-Петербург. Добыча угля началась почти одновременно с добычей нефти, хотя уголь был также известен людям с ... цвет) и горючих газов - водорода, азота и кислорода. Часть углерода и водорода образуют углеводород, составляющий также основу нефти и природного газа. Большая часть залежей угля образовалась ...

В классификации углей используются три критерия: чистота (определяется относительным содержанием углерода в процентах); тип (определяется составом исходного растительного вещества); сортность (зависит от степени метаморфизма).

Таблица 2Содержание углерода в некоторых видах топлива и их теплотворная способность

бурый уголь

газификация угля.

Уголь, как это изложено ниже, служит важным источником сырья для получения ароматических соединений.

Рисунок 2 Вариант молекулярной модели низкосортного угля. Уголь представляет собой сложную смесь химических веществ, в состав которых входят углерод, водород и кислород, а также небольшие количества азота, серы и примеси других элементов. Кроме того, в состав угля в зависимости от его сорта входит различное количество влаги и различных минералов.

Рисунок 3 Углеводороды, встречающиеся в биологических системах.

Углеводороды встречаются в природе не только в горючих ископаемых, но также и в некоторых материалах биологического происхождения. Натуральный каучук является примером природного углеводородного полимера. Молекула каучука состоит из тысяч структурных единиц, представляющих собой метилбута-1,3-диен (изопрен); ее строение схематически показано на рис. 4. Метилбута- 1,3-диен имеет следующую

Натуральный каучук., Применение каучука.

В 1839 г. американец Ч. Гудьир разработал способ вулканизации каучука. Под действием серы при умеренном нагревании каучук приобретал большую прочность, твердость, становился менее чувствительным к переменам температуры. Вулканизированный каучук назвали резиной. В 1862 году химик Г. Уильямс обнаружил в продуктах сухой перегонки натурального каучука непредельный углерод, который назвал изопреном. В 1879 из изопрена, полученного сложным способом из скипидара, удалось синтезировать вещество, похожее по свойствам на каучук, а в 1930 году В.Лебедев разработал метод промышленного получения синтетического каучука. Сейчас известны и производятся в промышленных масштабах каучуки изопреновые, бутадиеновые, бутадиен-стирольные, и др. Все синтетические каучуки делятся на общего и специального назначения. Более половины мирового производства расходуется на производство шин. На изготовление покрышек для малолитражки нужно около 20-ти кг каучука, причем разных сортов и марок, а для самосвала почти 1900 кг. Меньшая половина идет на остальные виды резиновых изделий.

10 стр., 4820 слов

Ископаемый уголь

... 2006 год — 310. 2009 год — 301. 5.2.1. Крупнейшие перспективные месторождения Эльгинское месторождение, Элегестское месторождение 5.3. Крупнейшие российские производители угля В 2004 году добыча составляла: СУЭК — 79,5 млн тонн. ... в том числе ценные металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием. 4. Доказанные запасы угля Доказанные запасы угля на 2009 год в млн тонн [3 ...

Многие другие природные соединения тоже содержат изопреновые структурные фрагменты. Например, лимонен содержит два изопреновых фрагмента. Лимонен является главной составной частью масел, извлекаемых из кожуры цитрусовых, например лимонов и апельсинов. Это соединение принадлежит к классу соединений, называемых терпенами. Терпены содержат в своих молекулах 10 атомов углерода (С10 -соединения) и включают два изопреновых фрагмента, соединенных друг с другом последовательно («голова к хвосту»).

Соединения с четырьмя изопреновыми фрагментами (С20 -соединения) называются дитерпенами, а с шестью изопреновыми фрагментами -тритерпенами (С30 -соединения).

Сквален, который содержится в масле из печени акулы, представляет собой тритерпен. Тетратерпены (С40 -соединения) содержат восемь изопреновых фрагментов. Тетратерпены содержатся в пигментах жиров растительного и животного происхождения. Их окраска обусловлена наличием длинной сопряженной системы двойных связей. Например, β-каротин ответствен за характерную оранжевую окраску моркови.

Алканы, алкены, алкины и арены получают путем переработки нефти (см. ниже).

Уголь тоже является важным источником сырья для получения углеводородов. С этой целью каменный уголь нагревают без доступа воздуха в ретортной печи. В результате получается кокс, каменноугольный деготь, аммиак, сероводород и каменноугольный газ. Этот процесс называется деструктивной перегонкой угля. Путем дальнейшей фракционной перегонки каменноугольного дегтя получают различные арены (табл. 3).

При взаимодействии кокса с паром получают водяной газ:

Таблица 3 Некоторые ароматические соединения, получаемые при фракционной перегонке каменноугольного дегтя (смолы)

8 стр., 3630 слов

«Медь и ее соединения»

... меди), ковелин CuS (64,4% меди), малахит (CuOH) 2 CO 3 (57,4% меди), куприт Cu 2 O (81,8% меди). Медь встречается в земной коре главным образом в виде комплексных соединений, содержащих, кроме меди, ... Растворяется в воде, аммиаке, пиридине, эфире, спирте. Получают действием хлора на медь, взаимодействием сульфата меди (II) с серной кислотой. Сульфат меди (II) CuSO 4 В безводном состоянии представляет ...