Свойства нефти

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Основную часть природного газа составляет метан (CH4) — от 92 до 98 %. В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды — гомологи метана:

этан (C2H6),

пропан (C3H8),

бутан (C4H10).

а также другие не углеводородные вещества:

водород (H2),

сероводород (H2S),

диоксид углерода (СО2),

азот (N2),

гелий (Не).

Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество веществ, имеющих сильный неприятный запах (гнилой капусты, прелого сена, тухлых яиц) (т. н. одорантов). Чаще всего в качестве одоранта применяется этилмеркаптан (16г на 1000 куб.м.природного газа).

Для облегчения транспортировки и хранения природного газа его сжижают, охлаждая при повышенном давлении.

В осадочной оболочке земной коры сосредоточены огромные залежи природного газа. Согласно теории биогенного (органического) происхождения нефти, они образуются в результате разложения останков живых организмов. Считается, что природный газ образуется в осадочной оболочке при бо́льших температурах и давлениях, чем нефть. С этим согласуется тот факт, что месторождения газа часто расположены глубже, чем месторождения нефти.

Газ добывают из недр земли с помощью скважин. Скважины стараются разместить равномерно по всей территории месторождения. Это делается для равномерного падения пластового давления в залежи. Иначе возможны перетоки газа между областями месторождения, а также преждевременное обводнение залежи.

Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное. Таким образом, движущей силой является разность давлений в пласте и системе сбора.

В настоящее время основным видом транспорта является трубопроводный. Газ под давлением 75 атм прокачивается по трубам диаметром до 1,4 м. По мере продвижения газа по трубопроводу он теряет кинетическую энергию, преодолевая силы трения как между газом и стенкой трубы, так и между слоями газа, которая рассеивается в виде тепла. Поэтому через определённые промежутки необходимо сооружать компрессорные станции (КС), на которых газ дожимается до 75 атм и охлаждается. Сооружение и обслуживание трубопровода весьма дорогостоящи, но тем не менее

— это наиболее дешёвый с точки зрения начальных вложений и организации способ транспортировки газа на небольшие и средние расстояния.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

В составе нефти выделяют углеводородную, асфальтосмолистую и зольную составные части. Также в составе нефти также выделяют порфирины и серу. Углеводороды, содержащиеся в нефти, подразделяют на три основные группы: метановые, нафтеновые и ароматические.

Метановые (парафиновые) углеводороды химически наиболее устойчивы, а ароматические - наименее устойчивы (в них минимальное содержание водорода). При этом ароматические углеводороды являются наиболее токсичными компонентами нефти. Асфальтосмолистая составная нефти частично растворима в бензине: растворяемая часть - это асфальтены, нерастворяемая - смолы. Интересно, что в смолах содержание кислорода достигает 93% от его общего количества в составе нефти. Порфирины - это азотистые соединения органического происхождения, они разрушаются при температуре 200-250°С. Сера присутствует в составе нефти либо в свободном состоянии, либо в виде соединений сероводородов и меркаптанов. Сера является наиболее широко распространённой коррозийной примесью, которую нужно удалять на нефтеперебатывающем заводе. Поэтому цена на нефть с высоким содержанием нефти оказывается на много ниже, чем на низкосернистую нефть.

Зольная часть состава нефти - это остаток, получаемый при ее сжигании, состоящий из различных минеральных соединений.

Переработка нефти

При переработке нефти используют разнообразные способы:

Физический – прямая перегонка, т.е. разделения углеводов на фракции имеющие различные температуры кипения.

Обычно при перегонке выделяю три основные фракции:

Фракцию собираемую до150 0с - керосиновая это газолиновая фракция или фракция бензинов

Фракция от 150 0 до 300 0С – керосиновая;

Остаток после перегонки нефти – мазут каждая из фракции менее сложного состава

Мазут подвергают дальнейшей перегонке с целью получение различных смазочных масел.

В коллекции пре представлены: соляровое, веретенное, машинное, цилиндровое масла Перегонку ведут под вакуумом, т.е. при пониженном давлении, чтобы предотвратить разложение высококипящих углеводородов мазута. Остаток после перегонки мазута – гудрон. Он используется в производстве битума.

Химические способы переработки нефти

Крекинг – один из основных приёмов переработки нефтепродуктов. Это процесс расщепления высших углеводов (с длинной цепью) на углеводороды с меньшей молекулярной массой. Он сопровождается изомеризацией:

А. Термический крекинг – процесс ведут при температуре 450-550 0С и давлении от 7 до 35 атмосфер или в несколько мегапаскалей.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Б. Пиролиз – высокотемпературный крекинг. Процесс ведут при температуре 650-750 0С. Его осуществляют для получения газообразных непредельных углеводородов. Наряду с газами при током крекинге образуются жидкие ароматические соединения ароматизация нефти.

В. Католический крекинг - процесс разложения углеводородов под действия катализатора – природных алюмосиликатов. Процесс ведут при температуре 450-500 0С.

Главное преимущество католического крекинга – большой выход бензинов и их высокое октановое число и более ценной состав газов крекинга (больше пропана и бутана меньше метана этана)

При католическом крекинге требуется периодическая регенерация катализатора.

2 .Риформинг – технический процесс каталитического облагораживания низко октановых бензинов. Риформинг проводится с применением платинового катализатора. В следствии образования при этом ароматических углеводородов значительно вырастает октановое число горючего.

В коллекции представлены следующие продукты переработки мазута: крекинг-керосин, крекингбензин, бензол, толуол, вазелин, парафин.

Получаемые из нефти продукты (топливо 7 и масла) содержат вредные примеси (высоко ненасыщенные углеводороды, сернистые соединения). Для их очистки применяется сернокислотный метод осаждения примесей серной кислотой с последующей нейтрализацией ее щелочною. Более совершенный метод очистки масел – метод избирательного (селективного) растворения Растворители; фурфурол, фенол, нитробензол, извлекают вредные примеси из очищённого продукта упрощенная система переработки нефти дана в таблице 1

Кроме того,, в состав коллекции входят продукты полимеризации нефтяных газов: синтетический каучук, пластмасса (искусственная кожа) и продукты природных видоизменений нефти: асфальтовая руда, горный воск (озокерит), очищенный воск (церезин)

Краткая характеристика основных нефтяных продуктов

Газолин (петролейный эфир)- смесь легких углеводородов (пентанов и чексанов).

Бесцветная жидкость, кипящая в интервале температур от 40 до 70°С . Применяется как растворитель жиров, масел, смол и др.

Бензин – легкая, подвижная, бесцветная прозрачная жидкость с характерным запахом, исправляющаяся. Наибольшее применение – в качестве моторного топлива для авиационных и автомобильных двигателей.

В зависимости от своего назначения бензины выпускают разных сортов. Для каждого сорта бензина характерной является температура начало и конца кипения:

авиационные бензины: начальную не ниже 40°С, конечную 150-180°С;

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

автомобильные бензины имеют начальную температуру кипения не ниже 40°С, а конечную 200-

250°С,

бензины, для растворения жиров масел и т.д. имеют температуру кипения от 80 до 120°С.

Лигроин – прозрачная, легкая воспламеняющаяся жидкость, отгоняется при температуре 110240°С. Это промежуточная фракция между бензиновой и керосиновой. Используется как тракторное топливо.

Керосин – прозрачная, бесцветная или желтоватая жидкость, легче воды. Представляет смесь жидких углеводородов, кипит в пределах температур 150-315°С.

Различают керосин примой перегонки нефти и крекинг-керосин, который получают крекингом мазута.

Применяют как топливо для реактивных тракторных двигателей, карбюраторных тракторных двигателей и для бытовых нужд.

Газойль, соляр - дизельные топлива для быстроходных и среднеходных дизелей.

Мазут – остаток после отгонки из нефти светлых фракций. Темная вязкая жидкость. При дальнейшей перегонке получают множество ценных продуктов

Смазочные масла - высококипящие вязкие фракции, которые получают из мазута при его переработке по масляному варианту (см. таблицу 1)

Вазелин – смесь жидких и твердых углеводородов. Получают из мазута путем перегонки с водяным паром. Плавится при температурах 37-50°С. Применяют: для пропитки бумаги и тканей, в электротехнической промышленности, для смазки подшипников и приготовления специальных смазок, для зашиты металлов от коррозии, в медицине, в косметике.

Парафин – смесь твердых насыщенных высокомолекулярных углеводородов. Белая или желтоватая масса. Температура плавления 50-70°С. Устойчив к действию кислот, щелочей, окислителей. Применяют в бумажной, текстильной, полиграфической, кожевенной, спичечной промышленности, в медицине, в быту - для изготовления свечей.

Гудрон – черная смолистая масса. Применяется в дорожном строительстве, а также для смазывания грубых механизмов, изготовления колесной мази.

Бензол, толуол – ароматические углеводороды.

Бензол – легкокипящая, бесцветная, нерастворимая в воде жидкость со своеобразным запахом.

Бензол используют в качестве ароматического компонента авиационных бензинов и как растворитель в производстве авиационных масел.

Толуол – бесцветная прозрачная жидкость со специфическим запахом, кипит при температуре 110°С. Присутствие бензина в моторном топливе повышает его антидетонационные свойства.

Толуол используется в производстве взрывчатых веществ, сахаринов, в качестве растворителей лаков, красок.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

В природе встречаются отдельные залежи твердых парафиновых углеводородов в виде горного воска (озокерит). По внешнему виду он напоминает пчелиный воск, имеет запах керосина. Очищенный воск называется церезин. Его применяют как электроизоляционный материал, для приготовления различных смазок и мазей для технических и медицинских нужд.

Нефтяные газы – смесь различных газообразных углеводородов, растворенных в нефти. Они выделяются в процессе её добычи. К ним также относят газы крекинга нефтепродуктов. Их применяют как топливо и для получения различных химических веществ, таких как искусственный каучук, пластмассы и др.

Различные методы переработки нефтяного сырья позволяют максимально с большим экономическим эффектом использовать чудесный дар природы – НЕФТЬ.

Спирты - органические соединения, в состав молекул которых входит одна или несколько гидроксильных групп, соединенных с углеводородным радикалом.

По числу гидроксильных групп в молекуле спирты делятся на одноатомные, двухатомные трехатомные и т. д.

Общая формула одноатомных спиртов - R—OH.

По типу углеводородного радикала спирты делятся на предельные, непредельные и ароматические.

Органические вещества, содержащие в молекуле гидроксильные группы, непосредственно связанные с атомами углерода бензольного кольца называются фенолами. Например, C6H5—OH - гидроксобензол (фенол).

По типу атома углерода, с которым связана гидроксильная группа, различают первичные (R—

CH2—OH), вторичные (R—CHOH—R') и третичные (RR'R''C—OH) спирты.

Одноатомные спирты - спирты, у которых имеется одна гидроксильная группа.

Бывают первичные, вторичные и третичные спирты:

- у первичных спиртов гидроксильная группа находится у первого атома углерода, у вторичных - у второго, и т.д.

Свойства спиртов, которые являются изомерными, во многом похожи, но в некоторых реакциях они ведут себя по-разному.

Сравнивая относительную молекулярную массу спиртов (Mr) c относительными атомными массами углевордородов, можно заметить, что спирты имеют более высокую температуру кипения. Это объясняется наличием водородной связи между атомом H в группе ОН одной молекулы и атомом O в группе ОН другой молекулы.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

При расторении спирта в воде образуются водородные связи между молекулами спирта и воды. Этим объясняется уменьшение объёма раствора (он всегда будет меньше, чем сумма объёмов воды и спирта по отдельности).

Наиболее ярким представителем химических соединений этого класса является этиловый спирт. Его химическая формула C2H5-OH. Концентрированный этиловый спирт (он же - винный спирт или этанол) получают из разбавленных его растворов путём перегонки; действует опьяняюще, а в больших доза - это сильный яд, который разрушает живые ткани печени и клетки мозга.

При этом нужно отметить, что этиловый спирт полезен в качестве растворителя, консерванта, средства понижающего температуру замерзания какого-либо преперата. Ещё один не менее известный представитель этого класса - метиловый спирт (его ещё называют - древесный или метанол). В отличии от этанола метанол смертельно опасен даже в самых малых дозах! Сначало он вызывает слепоту, затем просто "убивает"!

ПРОСТЫЕ ЭФИРЫ – класс органических соединений (см. ХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКАЯ), содержащих фрагмент R–O–R', в котором две органические группы соединены атомом кислорода. Прилагательное «простые» в названии эфиров помогает отличить их от другого класса соединений, именуемого сложными эфирами.

СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ – класс соединений на основе минеральных (неорганических) или органических карбоновых кислот, у которых атом водорода в НО-группе замещен органической группой R. Прилагательное «сложные» в названии эфиров помогает отличить их от соединений, именуемых простыми эфирами.

Этано́л (эти́ловый спирт, метилкарбино́л, ви́нный спирт, часто в просторечии просто «спирт»

или алкого́ль) — одноатомный спирт с формулой C2H5OH (эмпирическая формула C2H6O), другой вариант: CH3-CH2-OH, второй представитель гомологического ряда одноатомных спиртов, при стандартных условиях летучая, горючая, бесцветная прозрачная жидкость.

Действующий компонент алкогольных напитков, являющийся депрессантом — психоактивным веществом, угнетающим центральную нервную систему человека[1].

Этиловый спирт также используется как топливо, в качестве растворителя и как наполнитель в спиртовых термометрах.

Существует 2 основных способа получения этанола — микробиологический (спиртовое брожение) и синтетический (гидратация этилена):

Известный с давних времён способ получения этанола — спиртовое брожение органических продуктов, содержащих углеводы (виноград, плоды и т. п.) под действием ферментов дрожжей и бактерий. Аналогично выглядит переработка крахмала, картофеля, риса, кукурузы, источником получения топливного спирта является вырабатываемый из тростника сахар-сырец и проч. Реакция эта довольно сложна, её схему можно выразить уравнением:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Раствор, получаемый в результате брожения, содержит не более 15 % этанола, так как в более концентрированных растворах дрожжи нежизнеспособны. Полученный таким образом этанол нуждается в очистке и концентрировании, обычно путем дистилляции.

Для получения этанола этим способом наиболее часто используют различные штаммы дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae, в качестве питательной среды предварительно обработанные древесные опилки и/или раствор, полученный из них.

В промышленных масштабах этиловый спирт получают из сырья, содержащего целлюлозу (древесина, солома), которую предварительно гидролизуют. Образовавшуюся при этом смесь пентоз и гексоз подвергают спиртовому брожению. В странах Западной Европы и Америки эта технология не получила распространения, но в СССР (ныне в России) существовала развитая промышленность кормовых гидролизных дрожжей и гидролизного этанола.

В промышленности, наряду с первым способом, используют гидратацию этилена. Гидратацию можно вести по двум схемам:

прямая гидратация при температуре 300 °C, давлении 7 МПа, в качестве катализатора применяют ортофосфорную кислоту, нанесённую на силикагель, активированный уголь или асбест:

CH2=CH2 + H2O → C2H5OH.

гидратация через стадию промежуточного эфира серной кислоты, с последующим его гидролизом (при температуре 80—90 °С и давлении 3,5 МПа):

CH2=CH2 + H2SO4 → CH3-CH2-OSO2OH (этилсерная кислота).

CH3-CH2-OSO2OH + H2O → C2H5OH + H2SO4.

Эта реакция осложняется образованием диэтилового эфира.

Этанол, полученный путём гидратации этилена или брожением, представляет собой водноспиртовую смесь, содержащую примеси. Для его промышленного, пищевого и фармакопейного применения необходима очистка. Фракционная перегонка позволяет получить этанол с концентрацией около 95,6 % (мас.); эта неразделимая перегонкой азеотропная смесь содержит 4,4 % воды (мас.) и имеет температуру кипения 78,15 °C.

Перегонка освобождает этанол как от легколетучих, так и от тяжёлых фракций органических веществ (кубовый остаток).

Глицерин — вязкая жидкость без цвета и запаха, сладкая на вкус. Из-за своего сладкого привкуса вещество и получило своё название (лат.> glycos [гликос] — сладкий). Смешивается с водой в любых соотношениях. Не ядовит. Температура плавления глицерина – 8°С, температура кипения –

245°С. Плотность – 1.26 г/см3.

Химические свойства глицерина типичны для многоатомных спиртов. Из органических соединений хорошо растворяется в спирте, но не растворим в жирах, аренах, эфире и хлороформе. Сам глицерин хорошо растворяет моно- и дисахариды, а также неорганические соли

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

и щелочи, отсюда — широкий спектр его применения. В 1938 был разработан метод синтеза глицерина из пропилена, таким путем производят значительную его часть.

бласти применения глицерина разнообразны: пищевая промышленность, табачное производство, медицинская промышленность, производство моющих и косметических средств, сельское хозяйство, текстильная, бумажная и кожевенная отрасли промышленности, производство пластмасс, лакокрасочная промышленность, электротехника и радиотехника.

Глицерин используется как пищевая добавка Е422 в производстве кондитерских изделий для улучшения консистенции, для предотвращения проседания шоколада, увеличения объема хлеба.

Его добавление уменьшает время зачерствения хлебных изделий, делает макароны менее клейкими, уменьшает налипание крахмала при выпечке.

Применяется при изготовлении экстрактов кофе, чая, имбиря и других растительных веществ, которые мелко измельчают и обрабатывают водным раствором глицерина, нагревают и испаряют воду. Получается экстракт, в котором его содержится около 30%.

Глицерин широко используется при производстве безалкогольных напитков. Экстракт, приготовленный на его основе, в разбавленном состоянии придает напиткам «мягкость».

Из-за своей высокой гигроскопичности его используют при заготовке табака (чтобы сохранить листья влажными и устранить неприятный вкус).

В медицине и в производстве фармацевтических препаратов его используют для растворения лекарств, повышения вязкости жидких препаратов, предохранения от изменений при ферментации жидкостей, от высыхания мазей, паст и кремов. Используя его вместо воды можно приготовить высококонцентрированные медицинские растворы. Так же он хорошо растворяет йод, бром, фенол, тимол, хлорид ртути и алкалоиды, обладает антисептическими свойствами.

Глицерин усиливает моющую способность большинства сортов туалетного мыла, в которых он используется, придает коже белизну и смягчает её.

Всельском хозяйстве он применяется для обработки семян, что способствует их хорошему прорастанию, деревьев и кустарников, что защищает кору от непогоды.

Втекстильной промышленности применяется в ткачестве, прядении, крашении, что придает тканям мягкость и эластичность. Его используют для получения анилиновых красок, растворителей для красок, при производстве синтетического шелка и шерсти.

Вбумажной промышленности его применяют в производстве папиросной бумаги, пергамента, кальки, бумажных салфеток и жаронепроницаемой бумаги.

Вкожевенной промышленности используют глицериновые растворы в процессе жировки кож, добавляя его к водным растворам хлорида бария. Он входит в состав восковых эмульсий для дубления кожи

Широко применяется глицерин в производстве прозрачных упаковочных материалов. Благодаря своей пластичности, свойству удерживать влагу и стойко переносить холод, он используется в качестве пластификатора при производстве целлофана. Он также является составной частью при получении пластмасс и смол. Полиглицерины используют для покрытия бумажных мешков, в

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

которых хранится масло. Бумажный упаковочный материал становится огнестойким, если его под давлением пропитать водным раствором глицерина, буры, фосфата аммония, желатина.

Влакокрасочной промышленности 1,2,3-пропантриол является составляющим компонентом полировочных составов, особенно лаков, применяемых для окончательной отделки.

Врадиотехнике его широко используют при производстве электролитических конденсаторов, алкидных смол, которые применяются как изоляционный материал, при обработке алюминия и его сплавов

Срок годности глицерина — 5 лет со дня изготовления.

Качественные реакции на многоатомные спирты.

Наиболее известная качественная реакция на многоатомные спирты - взаимодействие их с гидроксидом меди (II). Гидроксид растворяется, образуется хелатный комплекс темно-синего цвета. Обратите внимание на то, что в отличии от альдегидов многоатомные спирты реагируют с гидроксидом меди (II) без нагревания.

2CH2OH-CH2OH + Cu(OH)2 ------>

CH2OH--- −OH2C

______Cu_____

CH2O− ---HOH2C

Фенол (или моногидроксибензол, или гидроксибензол) представляет собой бесцветное органическое вещество состоящее из игольчатых кристаллов.

Физические свойства фенола

На открытом воздухе в процессе окисления эти кристаллы приобретают розоватый цвет. Пахнет фенол гуашью.

Может растворяться в:

воде (в соотношении: 100 г воды / 6 г вещества);

щелочах;

бензоле;

ацетоне;

спирте.

Химическая формула фенолов: C6H5OH.

Строение фенола заключается в присоединение к бензональному кольцу одной или нескольких гидроксильных групп.