Природные источники углеводородов
презентация к уроку по химии (10 класс) по теме

Слайд 1

Слайд 2

План урока: Понятие о углеводородах. Природный и попутный нефтяной газ. Нефть. Каменный уголь. Проблемы использования углеводородного сырья.

Слайд 3

Понятие о углеводородах. Одно из определений органической химии – химия углеводородов и их производных. Таким образом, изучение этого класса соединений имеет особое значение, так как углеводороды являются структурной основой всех остальных классов органических веществ.

Слайд 4

Классификация углеводородов Углеводороды Ациклические Карбоциклические Предельные Непредельные Алканы Алкены Диены Алкины Ароматические Алициклические Циклоалканы Циклоалкены

Слайд 5

Углеводороды являются важнейшим видом сырья для химической промышленности. В свою очередь углеводороды широко распространены в природе и могут быть выделены из различных природных источников: нефти, природного и попутного нефтяного газа и каменного угля.

Слайд 6

Природный и попутный нефтяной газ Запасы природного газа на нашей планете очень велики, примерно 10 15 м 3 . У нас в стране важнейшие месторождения этого ценнейшего топлива находятся в Западной Сибири (Уренгойское, Заполярное), в Волго-Уральском бассейне (Вуктыльское, Оренбургское) и на Северном Кавказе (Ставропольское).

Слайд 7

По способу добычи природные газы делятся на: собственно природные; попутные нефтяные газы. Состав попутного и природного газов, в %: Метан Этан Пропан Бутан Разные Попутный газ 30,8 7,5 21,5 20,4 - Природный газ 98,0 0,4 0,15 0,03 1,12

Слайд 8

Из данных таблицы состава газа можно отметить, что разнообразное содержание углеводородов в нефтяном газе характеризует его как более ценный источник химического сырья чем природный газ. Для практических целей попутные газы разделяют на смеси более узкого состава (этан, пропан и т.д.).

Слайд 9

Нефть. Нефть – это маслянистая жидкость от светло – бурого до черного цвета, с характерным запахом, не растворимая в воде, поэтому образует на ее поверхности пленку не пропускающую воздух

Слайд 10

Исторические сведения Нефть известна человечеству с давних времен. Как показали археологические раскопки, на берегу Евфрата она добывалась 6-7 тыс. лет до н. э. Нефть использовалась для освещения жилищ, добавлялась в состав для бальзамирования трупов.

Слайд 11

В Китае бурение было известно ещё в XVIII в. до нашей эры. Для ее добычи строились нефтяные колодцы. Китайцы употребляли нефть для освещения, как лекарство и в военных целях. Китайские воины из “огненных повозок” бросали горшки с горящей нефтью в ряды врагов.

Слайд 12

В VII веке н. э. византийцы создали так называемый “греческий огонь”. В одном из многочисленных рецептов, которые греки хранили в глубочайшей тайне, написано "Возьми чистую серу, нефть, смолу, поваренную соль, деревянное масло; хорошенько провари все вместе, пропитай этим составом паклю и подожги. Такой огонь можно погасить только песком". В средние века она использовалась главным образом для освещения улиц. В ХV веке в Париже появились первые асфальтированные улицы. Главное, нефть стали использовать для керосиновых ламп, для заделывания щелей и смоления судов

Слайд 13

Состав нефти: N – 0,01-4 % S -0,3-3% О- 0,1-1% Н -12-14 % С -83-87%

Слайд 14

Переработка нефти Первичная (перегонка) Вторичная Крекинг Пиролиз нефтепродуктов Гидроочистка нефтепродуктов Риформинг

Слайд 15

Так как нефть – сложная смесь природных углеводородов различной молекулярной массы, то первичная переработка – это перегонка нефти, которая позволяет разделить нефть на отдельные фракции в соответствии с температурой кипения углеводородов . Перегонка (ректификация) нефти.

Слайд 16

Перегонка или ректификация основана на разнице температур кипения углеводородов, входящих в состав нефти, т.е. перегонка – физический процесс, с углеводородами не происходят химические превращения.

Слайд 17

Ректификация (фракционная переработка) – это физический способ разделения смеси компонентов, основанный на различии их температур кипения. Горючее для автомобилей и самолетов, растворитель масел и каучуков Сырье для химического производства Горючее для дизельных двигателей Горючее для тракторов, реактивных двигателей БЕНЗИН С 5 -С 11 40-150 0 С 150-250 0 С ЛИГРОИН С 8 -С 14 180-300 0 С КЕРОСИН С 12 -С 18 275-400 0 С ГАЗОЙЛЬ С 13 -С 19 МАЗУТ Соляровое масло, смазочные масла, вазелин, парафин, Топливо для электростанций, кораблей, сырье для производства масел Твердый остаток – гудрон и продукты его переработки битум и асфальт Выход бензина 17-20%

Слайд 19

Заполните таблицу: Продукты фракционной перегонки нефти Название фракции Состав t кипения Применение Ректификационные газы Газолиновая фракция (бензин) Лигроиновая фракция Керосиновая фракция Дизельное топливо Мазут

Слайд 20

Бензин –наиболее ценная фракция перегонки нефти БЕНЗИН (франц. benzine), смесь легких углеводородов с t кип =30-205 °C; прозрачная жидкость, плотность 0,70-0,78 г/см3. Получают главным образом перегонкой или крекингом нефти. Топливо для карбюраторных авто- и авиадвигателей; экстрагент и растворитель для жиров, смол, каучуков. (Большая энциклопедия КиМ) ЦЕЛЬ ВСЕХ ПЕРЕРАБОТОК – УЛУЧШЕНИЕ КАЧЕСТВА БЕНЗИНА Количественный показатель качества бензина- ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО - условная количественная характеристика стойкости к детонации (преждевременное воспламенение ) моторных топлив, применяемых в карбюраторных двигателях внутреннего сгорания. Октановое число численно равно процентному (по объему) содержанию изооктана (октановое число которого принято за 100) в его смеси с н-гептаном (октановое число равно 0), эквивалентной по детонационной стойкости испытуемому топливу при стандартных условиях испытания. Октановое число наиболее. распространенных отечественных марок автобензинов 80-95, авиабензинов 91-95.

Слайд 21

Крекинг углеводородов (вторичная переработка УВ) Крекинг ( crack - расщеплять) Термический t = 450-550 0 С р = 2-7 МПа Каталитический t= 450-500 0 С kat – Al 2 O 3 ·nSiO 2 Процесс термического расщепления углеводородов приводящее к образованию УВ с меньшей цепью углеродов. 1891 г – В. Г. Шухов Выход бензина 65-70%

Слайд 22

Термический крекинг. Сущность крекинга заключается в том, что при нагревании происходит расщепление крупных молекул углеводородов на более мелкие, в том числе на молекулы, входящие в состав бензина. Обычно расщепление происходит примерно в центре углеродной цепи по С—С-связи, например:

Слайд 23

Каталитический крекинг. Этот процесс был впервые осуществлён в 1918 году Н.Д. Зелинским. Его проводят в присутствии катализатора (алюмосиликатов: смеси оксида алюминия и оксида кремния) при температуре 450 — 500°С и атмосферном давлении.

Слайд 24

При каталитическом крекинге, который осуществляется с большой скоростью, получается бензин более высокого качества, чем при термическом крекинге. Это связано с тем, что наряду с реакциями расщепления происходят реакции изомеризации алканов нормального строения. Кроме того, образуется небольшой процент ароматических углеводородов, улучшающих качество бензина.

Слайд 25

Риформинг . Качество бензина можно улучшить также риформингом. Риформинг – это процесс ароматизации бензинов, осуществляемый путём нагревания их в присутствии платинового катализатора. Более дешёвый и лёгкий путь увеличения октанового числа состоит в добавлении к бензину некоторых веществ, изменяющих характер горения топлива. Так, детонационную стойкость бензина увеличивают небольшие количества тетраэтилсвинца Pb(C 2 H 5 ) 4 . Такой бензин называют этилированным .

Слайд 26

ПИРОЛИЗ – это разложение органических веществ без доступа воздуха при высокой температуре. При пиролизе основными продуктами реакции являются непредельные газообразные углеводороды (этилен, ацетилен) и ароматические (бензол, толуол). Так как пиролиз – важнейший путь получения ароматических углеводородов, этот процесс часто называют ароматизацией нефти. ГИДРООЧИСТКА – это обработка водородом при нагревании и давлении в присутствии катализатора. Актуальна в связи с проблемой окружающей среды : сернистые и азотсодержащие вещества, имеющиеся в нефтепродуктах, при сгорании образуют оксиды серы и азота, вызывающие коррозию аппаратуры и губительно действующее на все живое. С целью удаления этих химических элементов и проводят гидроочистку.

Слайд 27

Каменный уголь: Основным источником получения бензола и его гомологов до середины ХХ века являлась каменноугольная смола и коксовый газ , получаемый при перегонке каменного угля. При перегонке каменного угля образуются: коксовый газ; надсмольная вода (аммиак); каменноугольная смола (получают арены, фенолы); кокс (применяют в металлургии для восстановления металлов.)

Слайд 28

Проблемы использования углеводородного сырья. Нефть нерастворима в воде и её плотность меньше, чем у воды, попадая в неё, нефть растекается по поверхности, препятствуя растворению кислорода. Если нефть попала в водоём, то нефтяная пленка на поверхности воды нарушает обмен тепла, влаги и газов между водной средой и атмосферой, в результате нарушается биологическое равновесие. Количество поступающей за год в Мировой океан нефти оценивается в 5–10 млн. т. Нефть и нефтепродукты попадают в океан не только при аварии судов, но и при разведке, добыче и сливе балластных вод танкерами. 1 л разлитой нефти загрязняет приблизительно около 40 тыс. л морской воды.

Слайд 29

Воздействие нефти на экосистемы проявляется по-разному, в зависимости от степени загрязнения. Это может быть: Непосредственное отравление живых организмов с летальным исходом. Нарушение физиологической активности. Прямое обволакивание нефтепродуктами живых организмов, отсутствие доступа кислорода. Возникновение болезней, вызванное попаданием в организм углеводородов. Негативные изменения в среде обитания.

Слайд 30

Домашнее задание: § 10, заполнить табл.