štátny rozpočet vzdelávacia inštitúcia

stredná škola č. 225 Admiraltejského okresu Petrohradu

ESAY

V CHÉMII

Uhľovodíky a ich prírodné zdroje

učiteľ chémie:

Voronajev Ivan Gennadievič

stupeň

St. Petersburg

2018

Úvod

Uhľovodíky sú organické zlúčeniny pozostávajúce z atómov C (uhlík) a H (vodík) - plynné, kvapalné a tuhé, v závislosti od molekulovej hmotnosti a od chemickej štruktúry.

Účelom abstraktu je zvážiť organické zlúčeniny, do akých skupín sa delia, kde sa vyskytujú a možnosti využitia uhľovodíkov.

Relevantnosť témy: Práve organická chémia je jednou z najrýchlejšie sa rozvíjajúcich chemických disciplín, ktoré komplexne ovplyvňujú život človeka. Je známe, že počet organických zlúčenín je príliš veľký a podľa niektorých údajov dosahuje približne 18 miliónov.

1. Klasifikácia uhľovodíkov

Veľká skupina uhľovodíkov sa delí na alifatické a aromatické. Alifatické sa zase delia na dve podskupiny: - nasýtené alebo limitujúce; - nenasýtený alebo nenasýtený. V nasýtených uhľovodíkoch sa všetky uhlíkové valencie využívajú na spojenie so susednými atómami uhlíka a spojenie s atómami vodíka. Nenasýtené uhľovodíky sa nazývajú uhľovodíky, v molekulách ktorých sú atómy uhlíka spojené dvojitými alebo trojitými väzbami. Klasifikácia uhľovodíkov je systematizovaná v tabuľke 1.

stôl 1

Všeobecná charakteristika uhľovodíkov

Alkány - sú to acyklické uhľovodíky s lineárnou alebo rozvetvenou štruktúrou, v molekulách ktorých sú atómy uhlíka prepojené jednoduchými -spojenia. Alkány tvoria homológny rad so všeobecným vzorcom C n H 2n+2 kde n je počet atómov uhlíka.

Obrázok 1. Štruktúrny vzorec metánu

Alkény - acyklické nenasýtené uhľovodíky s lineárnou alebo rozvetvenou štruktúrou, v molekule ktorých je jedna dvojitá väzba medzi atómamiuhlíka. Všeobecný vzorecC n H 2n .

Obrázok 2 Štruktúrny vzorec etylénu

alkíny - nenasýtené acyklické uhľovodíky obsahujúce jednu C≡C trojitú väzbu. Homológna séria acetylénu. Všeobecný vzorecC n H 2n-2 . Možná izoméria uhlíkového skeletu, izoméria polohy trojitej väzby, medzitriedna a priestorová. Najcharakteristickejšími reakciami sú adícia, spaľovanie.

Obrázok 3 Štruktúrny vzorec acetylénu

Alkadiény - nenasýtené acyklické uhľovodíky obsahujúce dve dvojité väzby C=C. Homológny rad diénových uhľovodíkov. Všeobecný vzorecC n H 2n-2 . Je možná izoméria uhlíkového skeletu, izoméria polohy dvojitej väzby, medzitriedna izoméria, cis-trans izoméria. Najtypickejšie reakcie sú adícia.

Obrázok 4 Štruktúrny vzorec butadiénu-1,3

Cykloalkány - nasýtené karbocyklické uhľovodíky s jednoduchými väzbami C–C. Homológny rad polyetylénov. Všeobecný vzorecC n H 2n. Možná izoméria uhlíkového skeletu, priestorová, medzitriedna. Pre cykloalkány s n = 3–4 sú najcharakteristickejšie adičné reakcie s otvorením kruhu.

Obrázok 5 Štruktúrny vzorec cyklopropánu

1. Tvorba uhľovodíkov. Oblasť použitia

Hlavnou teóriou pôvodu uhľovodíkov je rozpad rastlinných organizmov a zvyškov zvierat.

Uhľovodíky sa používajú ako palivo a ako východiskové produkty pre syntézu rôznych látok. Hlavnými zdrojmi produkcie uhľovodíkov sú zemný plyn a ropa.

Zemný plyn obsahuje najmä nízkomolekulárne uhľovodíky z metánu CH 4 na bután C4H10 . Ropa obsahuje rôzne uhľovodíky, ktoré majú vyššiu molekulovú hmotnosť ako uhľovodíky zo zemného plynu, ako naprkvapalné alkányOD 5 H 12 - OD 16 H 34 , tvoria väčšinu kvapalných frakcií oleja a pevných alkánov kompozícieOD 17 H 36 - OD 53 H 108 a ďalšie, ktoré sú súčasťou ťažkých ropných frakcií a pevných parafínov.

Uhľovodíky, najmä cyklické uhľovodíky, sa získavajú aj suchou destiláciou uhlia a ropných bridlíc.

Široká škála produktov, ktoré obsahujú uhľovodíky a podmienky, za ktorých sa môžu znova a znova vytvárať, takže uhľovodíky môžu zohrávať úlohu pracovných rizík takmer vo všetkých priemyselných odvetviach:

pri ťažbe prírodných kvapalných a plynných palív (plyn, ropný priemysel);

pri spracovaní ropy a produktov z nej získaných (rafinácia ropy a petrochemický priemysel);

pri použití produktov tepelného spracovania čierneho a hnedého uhlia, bridlíc, rašeliny, ropy na rôzne účely (ako palivo pre lietadlá, autá, traktory);

ako rozpúšťadlá v mnohých priemyselných odvetviach, ako minerálne oleje.

Uhľovodíky môžu pôsobiť ako domáce jedy:

pri fajčení tabaku (polyaromatického, ako je naftalén C 10H8pyrén C16H10);

ako rozpúšťadlá v každodennom živote (napríklad pri čistení odevov);

pri náhodnej otrave, hlavne detí, tekutými zmesami uhľovodíkov (benzín, petrolej).

Uhľovodíky obsahujúce až 5 atómov uhlíka na molekulu (CH 4, C2H2, C3H8, C4H10, C5H12 ) a ktoré sú pri bežnej teplote a tlaku plynné látky, môžu byť obsiahnuté vo vzduchu v akejkoľvek koncentrácii a viesť v niektorých prípadoch k nedostatku kyslíka vo vzduchu (napríklad hromadenie CH4 v uhoľných baniach) a k výbuchom.

Obmedzte uhľovodíky obsahujúce 6 až 9 atómov uhlíka v molekule (C 6H14, C7H16, C8H18 oktán, C9H20 ), - kvapalné látky, ktoré tvoria benzín, petrolej. Sú široko používané ako rozpúšťadlá a riedidlá pre lepidlá, laky, farby, ako aj odmasťovacie prostriedky a môžu vytvárať vysoké koncentrácie pár v priemyselných priestoroch (gumárstvo, lakovňa, strojárstvo a iné priemyselné odvetvia).

Ťažké uhľovodíky s 10 a viac atómami uhlíka na molekulu (ropa a minerálne oleje, parafíny, naftalén, fenantrén, antracén, bitúmen) sa vyznačujú nízkou prchavosťou, ale spôsobujú určité lézie s chronickou expozíciou kože a slizníc, sú všeobecne toxické účinok. Pri práci s chladiacimi mazacími kvapalinami, napríklad frezolom a emulziami a emulziami vyrobenými na ich základe (rezanie kovov), sa môže vyvinúť olejová folikulitída (zápalový proces hnisavého charakteru).

Záver

Zvažujú sa hlavné triedy uhľovodíkov. Nález v prírode a rozsahu.

Nájdené uhľovodíky široké uplatnenie v priemysle. Hlavný rozsah:

ako palivo;

Na syntézu plastov, gumy, gumy, syntetických vlákien, farieb, hnojív, farbív;

Na výrobu farmaceutických, hygienických, kozmetických výrobkov;

Na výrobu čistiacich prostriedkov;

Na výrobu potravinárskych prísad a potravinárskych výrobkov.

Bibliografia

Paffengolts K.N. Geologický slovník.- M .: Nedra, 1978. V.2.– 456 s.

Terney A. Moderná organická chémia. - M.: Mir, 1981. V.1-2. - 678 s., 651 s.

Sieťová elektronická učebnica organickej chémie, http://cnit.ssau.ru/organics/chem2/

Kapitola 1. GEOCHÉMIA ROPY A SKÚMANIE ZDROJOV PALIVA.

§ 1. Pôvod fosílnych palív. 3

§ 2. Plynovo-ropné horniny. štyri

Kapitola 2. PRÍRODNÉ ZDROJE.. 5

Kapitola 3. PRIEMYSELNÁ VÝROBA UHĽOVODÍKOV .. 8

Kapitola 4. RAFINOVANIE ROPY .. 9

§ 1. Frakčná destilácia.. 9

§ 2. Krakovanie. 12

§ 3. Reformovanie. 13

§ 4. Odstraňovanie síry.. 14

Kapitola 5. APLIKÁCIE UHĽOVODÍKOV .. 14

§ 1. Alkány .. 15

§ 2. Alkény.. 16

§ 3. Alkýny.. 18

§ 4. Arény.. 19

Kapitola 6. Analýza stavu ropného priemyslu. dvadsať

Kapitola 7. Vlastnosti a hlavné trendy v ropnom priemysle. 27

Zoznam referencií... 33

Prvé teórie, ktoré uvažovali o princípoch určujúcich výskyt ložísk ropy, sa zvyčajne obmedzovali najmä na otázku, kde sa hromadí. Za posledných 20 rokov sa však ukázalo, že na zodpovedanie tejto otázky je potrebné pochopiť, prečo, kedy a v akom množstve vznikla ropa v určitej panve, ako aj pochopiť a stanoviť procesy ako výsledkom čoho vznikol, migroval a hromadil sa. Tieto informácie sú nevyhnutné na zlepšenie efektívnosti prieskumu ropy.

K vzniku uhľovodíkových zdrojov podľa moderných názorov došlo v dôsledku zložitého sledu geochemických procesov (pozri obr. 1) vo vnútri pôvodných plynových a ropných hornín. V týchto procesoch sa zložky rôznych biologických systémov (látky prírodného pôvodu) premieňali na uhľovodíky a v menšej miere na polárne zlúčeniny s rôznou termodynamickou stabilitou - v dôsledku vyzrážania látok prírodného pôvodu a ich následného prekrývania. sedimentárnymi horninami, vplyvom zvýšenej teploty a zvýšeného tlaku v povrchových vrstvách zemskej kôry. Primárna migrácia kvapalných a plynných produktov z pôvodnej plyno-ropnej vrstvy a ich následná sekundárna migrácia (cez ložiskové horizonty, posuny a pod.) do pórovitých hornín nasýtených ropou vedie k tvorbe ložísk uhľovodíkových materiálov, k ďalšej migrácii ktorému sa bráni uzamykaním nánosov medzi neporéznymi vrstvami hornín .

V extraktoch organickej hmoty zo sedimentárnych hornín biogénneho pôvodu majú zlúčeniny s rovnakou chemickou štruktúrou ako zlúčeniny extrahované z ropy. Pre geochémiu sú niektoré z týchto zlúčenín mimoriadne dôležité a považujú sa za "biologické markery" ("chemické fosílie"). Takéto uhľovodíky majú veľa spoločného so zlúčeninami nachádzajúcimi sa v biologických systémoch (napr. lipidy, pigmenty a metabolity), z ktorých sa získava ropa. Tieto zlúčeniny nielen demonštrujú biogénny pôvod prírodných uhľovodíkov, ale poskytujú aj veľmi dôležité informácie o horninách s plynom a ropou, ako aj o charaktere dozrievania a pôvodu, migrácie a biodegradácie, ktoré viedli k vytvoreniu špecifických ložísk plynu a ropy.

Obrázok 1 Geochemické procesy vedúce k tvorbe fosílnych uhľovodíkov.

Plynovo-ropná hornina sa považuje za jemne rozptýlenú sedimentárnu horninu, ktorá počas prirodzeného usadzovania viedla alebo mohla viesť k tvorbe a uvoľňovaniu značného množstva ropy a (alebo) plynu. Klasifikácia takýchto hornín je založená na obsahu a type organickej hmoty, stave jej metamorfného vývoja (chemické premeny prebiehajúce pri teplotách približne 50 – 180 °C), ako aj na povahe a množstve uhľovodíkov, ktoré je možné získať. od toho. Kerogén organickej hmoty v sedimentárnych horninách biogénneho pôvodu možno nájsť v širokej škále foriem, ale možno ho rozdeliť do štyroch hlavných typov.

1) Liptinity– majú veľmi vysoký obsah vodíka, ale nízky obsah kyslíka; ich zloženie je spôsobené prítomnosťou alifatických uhlíkových reťazcov. Predpokladá sa, že liptinity vznikli najmä z rias (zvyčajne podliehajúcich bakteriálnemu rozkladu). Majú vysokú schopnosť premeny na olej.

2) Extits– majú vysoký obsah vodíka (avšak nižší ako liptinity), sú bohaté na alifatické reťazce a nasýtené naftény (alicyklické uhľovodíky), ako aj aromatické cykly a funkčné skupiny obsahujúce kyslík. Táto organická hmota sa tvorí z rastlinných materiálov, ako sú spóry, peľ, kutikuly a iné štrukturálne časti rastlín. Exinity majú dobrú schopnosť premeny na olejový a plynový kondenzát a vo vyšších štádiách metamorfného vývoja na plyn.

3) Vitrshity- majú nízky obsah vodíka, vysoký obsah kyslíka a pozostávajú hlavne z aromatických štruktúr s krátkymi alifatickými reťazcami spojenými funkčnými skupinami obsahujúcimi kyslík. Sú tvorené zo štruktúrovaných drevitých (lignocelulózových) materiálov a majú obmedzenú schopnosť premeny na ropu, ale dobrú schopnosť premeny na plyn.

4) Inertinitída sú čierne, nepriehľadné klastické horniny (s vysokým obsahom uhlíka a nízkym obsahom vodíka), ktoré vznikli z vysoko zmenených drevitých prekurzorov. Nemajú schopnosť premeniť sa na ropu a plyn.

Hlavnými faktormi, podľa ktorých sa plynová nafta rozpoznáva, je obsah kerogénu, typ organickej hmoty v kerogéne a štádium metamorfného vývoja tejto organickej hmoty. Dobré ropné a plynové horniny sú tie, ktoré obsahujú 2 – 4 % organickej hmoty typu, z ktorého sa môžu vytvárať a uvoľňovať zodpovedajúce uhľovodíky. Za priaznivých geochemických podmienok môže dôjsť k tvorbe ropy zo sedimentárnych hornín obsahujúcich organickú hmotu, ako je liptinit a exinit. K tvorbe plynových usadenín zvyčajne dochádza v horninách bohatých na vitrinit alebo v dôsledku tepelného praskania pôvodne vytvorenej ropy.

Následným zahrabávaním sedimentov organickej hmoty pod vrchné vrstvy sedimentárnych hornín je táto látka vystavená stále vyšším teplotám, čo vedie k tepelnému rozkladu kerogénu a tvorbe ropy a plynu. K tvorbe ropy v množstvách, ktoré sú zaujímavé pre priemyselný rozvoj poľa, dochádza za určitých podmienok v čase a teplote (hĺbka výskytu) a čas tvorby je tým dlhší, čím je teplota nižšia (to je ľahké pochopiť, ak predpokladať, že reakcia prebieha podľa rovnice prvého poriadku a má Arrheniovu závislosť od teploty). Napríklad rovnaké množstvo ropy, ktoré vzniklo pri 100 °C za približne 20 miliónov rokov, by malo vzniknúť pri 90 °C za 40 miliónov rokov a pri 80 °C za 80 miliónov rokov. Rýchlosť tvorby uhľovodíkov z kerogénu sa približne zdvojnásobí s každým zvýšením teploty o 10 °C. Avšak chemické zloženie kerogénu. môže byť mimoriadne rôznorodá, a preto naznačený vzťah medzi dobou zrenia oleja a teplotou tohto procesu možno považovať len za základ pre približné odhady.

Moderné geochemické štúdie ukazujú, že v kontinentálnom šelfe Severného mora je každé zvýšenie hĺbky o 100 m sprevádzané zvýšením teploty približne o 3 °C, čo znamená, že sedimentárne horniny bohaté na organickú hmotu vytvorili tekuté uhľovodíky v hĺbke 2500-4000 m na 50-80 miliónov rokov. Ľahké oleje a kondenzáty sa zrejme tvorili v hĺbkach 4000-5000 m a metán (suchý plyn) v hĺbkach väčších ako 5000 m.

Prirodzenými zdrojmi uhľovodíkov sú fosílne palivá – ropa a plyn, uhlie a rašelina. Surové ložiská ropy a plynu vznikli pred 100 až 200 miliónmi rokov z mikroskopických morských rastlín a živočíchov, ktoré sa usadili v sedimentárnych horninách, ktoré sa vytvorili na morskom dne, na rozdiel od toho sa uhlie a rašelina začali tvoriť pred 340 miliónmi rokov z rastlín rastúcich na súši.

Zemný plyn a ropa sa zvyčajne nachádzajú spolu s vodou v ropných vrstvách umiestnených medzi vrstvami hornín (obr. 2). Pojem „zemný plyn“ je použiteľný aj pre plyny, ktoré vznikajú v prírodných podmienkach v dôsledku rozkladu uhlia. Zemný plyn a ropa sa ťažia na všetkých kontinentoch okrem Antarktídy. Najväčší výrobcovia zemného plynu na svete sú Rusko, Alžírsko, Irán a Spojené štáty. Najväčšími producentmi ropy sú Venezuela, Saudská Arábia, Kuvajt a Irán.

Zemný plyn pozostáva najmä z metánu (tabuľka 1).

Surový olej je olejovitá kvapalina, ktorá sa môže meniť vo farbe od tmavohnedej alebo zelenej až po takmer bezfarebnú. Obsahuje veľké množstvo alkánov. Sú medzi nimi nerozvetvené alkány, rozvetvené alkány a cykloalkány s počtom atómov uhlíka od 5 do 40. Priemyselný názov týchto cykloalkánov je dobre známy. Surová ropa tiež obsahuje približne 10 % aromatických uhľovodíkov, ako aj malé množstvá iných zlúčenín obsahujúcich síru, kyslík a dusík.

Obrázok 2 Zemný plyn a ropa sa nachádzajú uväznené medzi vrstvami hornín.

Tabuľka 1 Zloženie zemného plynu

Uhlie je najstarším zdrojom energie, ktorý ľudstvo pozná. Ide o minerál (obr. 3), ktorý vznikol z rastlinná hmota v procese metamorfóza. Metamorfované horniny sa nazývajú horniny, ktorých zloženie prešlo zmenami v podmienkach vysokého tlaku, ako aj vysokých teplôt. Produktom prvej etapy vzniku uhlia je rašelina,čo je rozložená organická hmota. Uhlie vzniká z rašeliny po jej pokrytí sedimentárnymi horninami. Tieto sedimentárne horniny sa nazývajú preťažené. Preťažené zrážky znižujú vlhkosť rašeliny.

Pri klasifikácii uhlia sa používajú tri kritériá: čistota(určené podľa relatívneho obsahu uhlíka v percentách); Typ(určené zložením pôvodnej rastlinnej hmoty); stupňa(v závislosti od stupňa metamorfózy).

Fosílne uhlie najnižšej kvality sú hnedé uhlie a lignit(Tabuľka 2). Sú najbližšie k rašeline a vyznačujú sa relatívne nízkym obsahom uhlíka a vysokým obsahom vlhkosti. Uhlie vyznačuje sa nižším obsahom vlhkosti a má široké využitie v priemysle. Najsuchšia a najtvrdšia trieda uhlia je antracit. Používa sa na vykurovanie domácností a varenie.

V poslednej dobe je to vďaka technologickému pokroku čoraz ekonomickejšie. splyňovanie uhlia. Produkty splyňovania uhlia zahŕňajú oxid uhoľnatý, oxid uhličitý, vodík, metán a dusík. Používajú sa ako plynné palivo alebo ako surovina na výrobu rôznych chemických produktov a hnojív.

Uhlie, ako je uvedené nižšie, je dôležitým zdrojom surovín na výrobu aromatických zlúčenín.

Obrázok 3 Variant molekulárneho modelu nízkokvalitného uhlia. Uhlie je komplexná zmes chemikálií, ktorá obsahuje uhlík, vodík a kyslík, ako aj malé množstvá dusíka, síry a nečistôt iných prvkov. Okrem toho zloženie uhlia v závislosti od jeho kvality zahŕňa rôzne množstvo vlhkosti a rôznych minerálov.

Obrázok 4 Uhľovodíky nachádzajúce sa v biologických systémoch.

Uhľovodíky sa prirodzene vyskytujú nielen vo fosílnych palivách, ale aj v niektorých materiáloch biologického pôvodu. Prírodný kaučuk je príkladom prírodného uhľovodíkového polyméru. Molekula gumy pozostáva z tisícok štruktúrnych jednotiek, ktorými sú metylbuta-1,3-dién (izoprén); jeho štruktúra je schematicky znázornená na obr. 4. Metylbuta-1,3-dién má nasledujúcu štruktúru:

prírodná guma. Približne 90 % prírodného kaučuku, ktorý sa v súčasnosti celosvetovo ťaží, pochádza z brazílskeho kaučukovníka Hevea brasiliensis, ktorý sa pestuje najmä v rovníkových krajinách Ázie. Miazga tohto stromu, ktorá je latexom (koloidný vodný polymérny roztok), sa zbiera z rezov urobených nožom na kôre. Latex obsahuje približne 30% kaučuku. Jeho drobné čiastočky sú suspendované vo vode. Šťava sa naleje do hliníkových nádob, kde sa pridá kyselina, ktorá spôsobí zrážanie gumy.

Mnoho ďalších prírodných zlúčenín tiež obsahuje izoprénové štruktúrne fragmenty. Napríklad limonén obsahuje dve izoprénové skupiny. Limonén je hlavnou zložkou olejov extrahovaných z kôry citrusových plodov, ako sú citróny a pomaranče. Táto zlúčenina patrí do triedy zlúčenín nazývaných terpény. Terpény obsahujú vo svojich molekulách 10 atómov uhlíka (zlúčeniny C10) a zahŕňajú dva izoprénové fragmenty spojené navzájom do série („head to tail“). Zlúčeniny so štyrmi izoprénovými fragmentmi (C20-zlúčeniny) sa nazývajú diterpény a so šiestimi izoprénovými fragmentmi - triterpény (C30-zlúčeniny). Skvalén, ktorý sa nachádza v oleji zo žraločej pečene, je triterpén. Tetraterpény (zlúčeniny C40) obsahujú osem izoprénových fragmentov. Tetraterpény sa nachádzajú v pigmentoch rastlinných a živočíšnych tukov. Ich farba je spôsobená prítomnosťou dlhého konjugovaného systému dvojitých väzieb. Napríklad β-karotén je zodpovedný za charakteristickú oranžovú farbu mrkvy.

Alkány, alkény, alkíny a arény sa získavajú rafináciou ropy (pozri nižšie). Uhlie je tiež dôležitým zdrojom surovín na výrobu uhľovodíkov. Do tohto konca uhlia vykurovaný bez prístupu vzduchu v retortovej peci. Výsledkom je koks, uhoľný decht, amoniak, sírovodík a uhoľný plyn. Tento proces sa nazýva deštruktívna destilácia uhlia. Ďalšou frakčnou destiláciou uhoľného dechtu sa získajú rôzne arény (tabuľka 3). Pri interakcii koksu s parou vzniká vodný plyn:

Tabuľka 3 Niektoré aromatické zlúčeniny získané frakčnou destiláciou uhoľného dechtu (dechtu)

Alkány a alkény možno získať z vodného plynu pomocou Fischer-Tropschovho procesu. Na tento účel sa vodný plyn zmieša s vodíkom a vedie sa cez povrch železného, ​​kobaltového alebo niklového katalyzátora zvýšená teplota a pod tlakom 200-300 atm.

Fischer-Tropsch proces tiež umožňuje získať metanol a iné organické zlúčeniny obsahujúce kyslík z vodného plynu:

Táto reakcia sa uskutočňuje v prítomnosti katalyzátora na báze oxidu chromitého pri teplote 300 °C a pri tlaku 300 atm.

V priemyselných krajinách sa uhľovodíky ako metán a etylén čoraz viac vyrábajú z biomasy. Bioplyn pozostáva hlavne z metánu. Etylén možno získať dehydratáciou etanolu, ktorý vzniká pri fermentačných procesoch.

Dikarbid vápenatý sa získava aj z koksu zahrievaním jeho zmesi s oxidom vápenatým pri teplotách nad 2000 °C v elektrickej peci:

Keď dikarbid vápenatý reaguje s vodou, vzniká acetylén. Takýto proces otvára ďalšiu možnosť syntézy nenasýtených uhľovodíkov z koksu.

Ropa je komplexná zmes uhľovodíkov a iných zlúčenín. V tejto podobe je málo využívaný. Najprv sa spracuje na ďalšie produkty, ktoré majú praktické využitie. Preto sa ropa prepravuje tankermi alebo potrubím do rafinérií.

Rafinácia ropy zahŕňa množstvo fyzikálnych a chemických procesov: frakčnú destiláciu, krakovanie, reformovanie a odsírenie.

Surová ropa sa delí na mnoho zložiek, pričom sa podrobuje jednoduchej, frakčnej a vákuovej destilácii. Povaha týchto procesov, ako aj počet a zloženie výsledných ropných frakcií závisia od zloženia ropy a od požiadaviek na jej jednotlivé frakcie.

Z ropy sa v prvom rade odstraňujú plynové nečistoty v nej rozpustené tak, že sa podrobia jednoduchej destilácii. Olej sa potom podrobí primárna destilácia, v dôsledku čoho sa delí na plyn, ľahké a stredné frakcie a vykurovací olej. Ďalšia frakčná destilácia ľahkých a stredných frakcií, ako aj vákuová destilácia vykurovacieho oleja vedie k tvorbe veľkého počtu frakcií. V tabuľke. 4 ukazuje rozsahy teplôt varu a zloženie rôznych olejových frakcií a na obr. 5 je znázornená schéma zariadenia primárnej destilačnej (rektifikačnej) kolóny na destiláciu oleja. Prejdime teraz k popisu vlastností jednotlivých ropných frakcií.

Tabuľka 4 Typické olejové destilačné frakcie

Obrázok 5 Primárna destilácia ropy.

plynná frakcia. Plyny získané pri rafinácii ropy sú najjednoduchšie nerozvetvené alkány: etán, propán a butány. Táto frakcia má priemyselný názov rafinérsky (ropný) plyn. Zo surovej ropy sa odstraňuje pred primárnou destiláciou alebo sa oddeľuje od benzínovej frakcie po primárnej destilácii. Rafinérsky plyn sa používa ako plynné palivo alebo sa skvapalňuje pod tlakom, aby sa získal skvapalnený ropný plyn. Ten sa predáva ako kvapalné palivo alebo sa používa ako surovina na výrobu etylénu v krakovacích zariadeniach.

benzínová frakcia. Táto frakcia sa používa na získanie rôznych druhov motorových palív. Ide o zmes rôznych uhľovodíkov vrátane priamych a rozvetvených alkánov. Spaľovacie charakteristiky nerozvetvených alkánov nie sú ideálne vhodné pre spaľovacie motory. Preto sa benzínová frakcia často tepelne reformuje, aby sa nerozvetvené molekuly premenili na rozvetvené. Pred použitím sa táto frakcia zvyčajne zmieša s rozvetvenými alkánmi, cykloalkánmi a aromatickými zlúčeninami získanými z iných frakcií katalytickým krakovaním alebo reformovaním.

Kvalitu benzínu ako motorového paliva určuje jeho oktánové číslo. Označuje objemové percento 2,2,4-trimetylpentánu (izooktán) v zmesi 2,2,4-trimetylpentánu a heptánu (alkán s priamym reťazcom), ktorý má rovnaké charakteristiky detonačného horenia ako skúšobný benzín.

Nekvalitné motorové palivo má oktánové číslo nula, zatiaľ čo dobré palivo má oktánové číslo 100. Oktánové číslo benzínovej frakcie získanej z ropy je zvyčajne menšie ako 60. Spaľovacie vlastnosti benzínu sa zlepšujú pridaním antidetonačná prísada, ktorá sa používa ako tetraetylolovo (IV) , Рb (С 2 Н 5) 4 . Tetraetylolovo je bezfarebná kvapalina získaná zahrievaním chlóretánu so zliatinou sodíka a olova:

Počas spaľovania benzínu obsahujúceho túto prísadu vznikajú častice olova a oxidu olovnatého. Spomaľujú určité štádiá horenia benzínu a tým zabraňujú jeho detonácii. Spolu s tetraetylolovom sa do benzínu pridáva 1,2-dibrómetán. Reaguje s olovom a olovnatým (II) za vzniku bromidu olovnatého. Keďže bromid olovnatý je prchavá zlúčenina, odstraňuje sa z motora auta výfukovými plynmi.

Nafta (nafta). Táto frakcia destilácie ropy sa získava v intervale medzi benzínovou a petrolejovou frakciou. Pozostáva prevažne z alkánov (tab. 5).

Ťažký benzín sa tiež získava frakčnou destiláciou ľahkej olejovej frakcie získanej z uhoľného dechtu (tabuľka 3). Uhoľnodechtová nafta má vysoký obsah aromatických uhľovodíkov.

Väčšina ťažkého benzínu vyrobeného pri rafinácii ropy sa premení na benzín. Značná časť sa však používa ako surovina na výrobu iných chemikálií.

Tabuľka 5 Zloženie uhľovodíkov v naftovej frakcii typickej ropy na Blízkom východe

Petrolej. Petrolejová frakcia pri destilácii ropy pozostáva z alifatických alkánov, naftalénov a aromatických uhľovodíkov. Časť sa rafinuje na použitie ako zdroj nasýtených parafínových uhľovodíkov a druhá časť sa krakuje, aby sa premenila na benzín. Prevažná časť kerozínu sa však používa ako palivo pre prúdové lietadlá.

plynový olej. Táto frakcia rafinácie ropy je známa ako motorová nafta. Časť z neho sa krakuje na výrobu rafinérskeho plynu a benzínu. Plynový olej sa však používa hlavne ako palivo pre dieselové motory. V naftovom motore sa palivo zapáli zvýšeným tlakom. Preto sa zaobídu bez zapaľovacích sviečok. Plynový olej sa používa aj ako palivo pre priemyselné pece.

palivový olej. Táto frakcia zostane po odstránení všetkých ostatných frakcií z oleja. Väčšina z neho sa používa ako kvapalné palivo na vykurovanie kotlov a výrobu pary v priemyselných závodoch, elektrárňach a lodných motoroch. Časť vykurovacieho oleja sa však podrobí vákuovej destilácii, aby sa získali mazacie oleje a parafínový vosk. Mazacie oleje sa ďalej rafinujú extrakciou rozpúšťadlom. Tmavý viskózny materiál, ktorý zostane po vákuovej destilácii vykurovacieho oleja, sa nazýva „bitúmen“ alebo „asfalt“. Používa sa na výrobu povrchov ciest.

Diskutovali sme o tom, ako môže frakčná a vákuová destilácia spolu s extrakciou rozpúšťadlom rozdeliť ropu na rôzne frakcie praktického významu. Všetky tieto procesy sú fyzikálne. Ale chemické procesy sa používajú aj na rafináciu ropy. Tieto procesy možno rozdeliť do dvoch typov: krakovanie a reformovanie.

V tomto procese sa veľké molekuly vysokovriacich frakcií ropy rozkladajú na menšie molekuly, ktoré tvoria nízkovriace frakcie. Krakovanie je nevyhnutné, pretože dopyt po ropných frakciách s nízkou teplotou varu – najmä po benzíne – často prevyšuje možnosť získať ich z frakčnej destilácie ropy.

V dôsledku krakovania sa okrem benzínu získavajú aj alkény, ktoré sú potrebné ako suroviny pre chemický priemysel. Krakovanie sa zase delí na tri hlavné typy: hydrokrakovanie, katalytické krakovanie a tepelné krakovanie.

Hydrokrakovanie. Tento typ krakovania umožňuje premieňať vysokovriace ropné frakcie (vosky a ťažké oleje) na nízkovriace frakcie. Proces hydrokrakovania spočíva v tom, že frakcia, ktorá sa má krakovať, sa zahrieva pod veľmi vysokým tlakom vo vodíkovej atmosfére. To vedie k prasknutiu veľkých molekúl a pridávaniu vodíka k ich fragmentom. V dôsledku toho sa vytvárajú nasýtené molekuly malých rozmerov. Hydrokrakovanie sa používa na výrobu plynových olejov a benzínov z ťažších frakcií.

katalytické krakovanie. Výsledkom tejto metódy je zmes nasýtených a nenasýtených produktov. Katalytické krakovanie sa uskutočňuje pri relatívne nízkych teplotách a ako katalyzátor sa používa zmes oxidu kremičitého a oxidu hlinitého. Z ťažkých ropných frakcií sa tak získava kvalitný benzín a nenasýtené uhľovodíky.

Tepelné praskanie. Veľké molekuly uhľovodíkov obsiahnuté vo frakciách ťažkého oleja možno rozložiť na menšie molekuly zahriatím týchto frakcií na teploty nad ich bodom varu. Ako pri katalytickom krakovaní, aj v tomto prípade sa získa zmes nasýtených a nenasýtených produktov. Napríklad,

Tepelné krakovanie je dôležité najmä pri výrobe nenasýtených uhľovodíkov, ako je etylén a propén. Parné krekry sa používajú na tepelné krakovanie. V týchto jednotkách sa uhľovodíková surovina najskôr zahrieva v peci na 800 °C a potom sa zriedi parou. To zvyšuje výťažok alkénov. Po rozštiepení veľkých molekúl pôvodných uhľovodíkov na menšie molekuly sa horúce plyny ochladia na približne 400 °C vodou, ktorá sa premení na stlačenú paru. Potom ochladené plyny vstupujú do destilačnej (frakčnej) kolóny, kde sa ochladia na 40°C. Kondenzácia väčších molekúl vedie k tvorbe benzínu a plynového oleja. Neskondenzované plyny sú stlačené v kompresore, ktorý je poháňaný stlačenou parou získanou z kroku chladenia plynu. Konečná separácia produktov sa uskutočňuje vo frakčných destilačných kolónach.

Tabuľka 6 Výťažok produktov parného krakovania z rôznych uhľovodíkových surovín (hmotn. %)

V európskych krajinách je hlavnou surovinou na výrobu nenasýtených uhľovodíkov pomocou katalytického krakovania ťažký benzín. V Spojených štátoch je na tento účel hlavnou surovinou etán. Ľahko sa získava v rafinériách ako súčasť skvapalneného ropného plynu alebo zemného plynu a tiež z ropných vrtov ako súčasť prírodných plynov. Propán, bután a plynový olej sa tiež používajú ako surovina na krakovanie parou. Produkty krakovania etánu a ťažkého benzínu sú uvedené v tabuľke. 6.

Krakovacie reakcie prebiehajú radikálnym mechanizmom.

Na rozdiel od krakovacích procesov, ktoré spočívajú v štiepení väčších molekúl na menšie, reformovacie procesy vedú k zmene štruktúry molekúl alebo k ich spájaniu do väčších molekúl. Reformovanie sa používa pri rafinácii ropy na premenu nízkokvalitných rezkov benzínu na vysokokvalitné rezky. Okrem toho sa používa na získavanie surovín pre petrochemický priemysel. Reformačné procesy možno rozdeliť do troch typov: izomerizácia, alkylácia a cyklizácia a aromatizácia.

Izomerizácia. V tomto procese molekuly jedného izoméru prechádzajú preskupením za vzniku iného izoméru. Proces izomerizácie je veľmi dôležitý pre zlepšenie kvality benzínovej frakcie získanej po primárnej destilácii ropy. Už sme poukázali na to, že táto frakcia obsahuje príliš veľa nerozvetvených alkánov. Môžu sa premeniť na rozvetvené alkány zahriatím tejto frakcie na 500-600 °C pod tlakom 20-50 atm. Tento proces sa nazýva tepelné reformovanie.

Môže sa použiť aj na izomerizáciu alkánov s priamym reťazcom katalytické reformovanie. Napríklad bután môže byť izomerizovaný na 2-metylpropán s použitím katalyzátora chloridu hlinitého pri teplote 100 °C alebo vyššej:

Táto reakcia má iónový mechanizmus, ktorý sa uskutočňuje za účasti karbokatiónov.

Alkylácia. V tomto procese sa alkány a alkény, ktoré vznikajú krakovaním, rekombinujú za vzniku vysokokvalitných benzínov. Takéto alkány a alkény majú typicky dva až štyri atómy uhlíka. Proces sa uskutočňuje pri nízkej teplote s použitím silného kyslého katalyzátora, ako je kyselina sírová:

Táto reakcia prebieha podľa iónového mechanizmu za účasti karbokationu (CH 3) 3 C +.

Cyklizácia a aromatizácia. Keď frakcie benzínu a ťažkého benzínu získané ako výsledok primárnej destilácie ropy prechádzajú cez povrch takých katalyzátorov, ako je oxid platiny alebo molybdénu(VI), na substráte oxidu hlinitého pri teplote 500 °C a pod tlakom 10–20 atm, dochádza k cyklizácii s následnou aromatizáciou hexánu a iných alkánov s dlhšími priamymi reťazcami:

Odstránenie vodíka z hexánu a potom z cyklohexánu sa nazýva dehydrogenácie. Tento typ reformovania je v podstate jedným z procesov krakovania. Hovorí sa tomu platforming, katalytické reformovanie alebo jednoducho reformovanie. V niektorých prípadoch sa do reakčného systému zavádza vodík, aby sa zabránilo úplnému rozkladu alkánu na uhlík a udržala sa aktivita katalyzátora. V tomto prípade sa proces nazýva hydroforming.

Surová ropa obsahuje sírovodík a ďalšie zlúčeniny obsahujúce síru. Obsah síry v rope závisí od poľa. Ropa, ktorá sa získava z kontinentálneho šelfu Severného mora, má nízky obsah síry. Pri destilácii ropy dochádza k rozkladu organických zlúčenín obsahujúcich síru a následkom toho vzniká ďalší sírovodík. Sírovodík vstupuje do rafinérskeho plynu alebo frakcie LPG. Keďže sírovodík má vlastnosti slabej kyseliny, možno ho odstrániť úpravou ropných produktov nejakou slabou zásadou. Síra sa môže získať z takto získaného sírovodíka spaľovaním sírovodíka na vzduchu a prechodom produktov spaľovania cez povrch katalyzátora na báze oxidu hlinitého pri teplote 400 °C. Celková reakcia tohto procesu je opísaná rovnicou

Približne 75 % všetkej elementárnej síry, ktorú v súčasnosti využíva priemysel nesocialistických krajín, sa získava z ropy a zemného plynu.

Približne 90 % všetkej vyrobenej ropy sa používa ako palivo. Aj keď je podiel ropy používaný na výrobu petrochemických produktov malý, tieto produkty sú veľmi dôležité. Mnoho tisíc organických zlúčenín sa získava z produktov destilácie ropy (tabuľka 7). Z nich sa zasa vyrábajú tisíce produktov, ktoré uspokojujú nielen naliehavé potreby modernej spoločnosti, ale aj potreby pohodlia (obr. 6).

Tabuľka 7 Uhľovodíkové suroviny pre chemický priemysel

Hoci rôzne skupiny chemických produktov uvedené na obr. 6 sú široko označované ako petrochemické látky, pretože sú odvodené z ropy, treba poznamenať, že mnohé organické produkty, najmä aromatické, sú priemyselne odvodené z uhoľného dechtu a iných zdrojov surovín. A predsa sa približne 90 % všetkých surovín pre ekologický priemysel získava z ropy.

Niektoré typické príklady použitia uhľovodíkov ako surovín pre chemický priemysel budú zvážené nižšie.

Obrázok 6 Aplikácia petrochemických produktov.

Metán nie je len jedným z najdôležitejších palív, ale má aj mnoho ďalších využití. Používa sa na získanie tzv syntézny plyn alebo syngas. Podobne ako vodný plyn, ktorý sa vyrába z koksu a pary, aj syntézny plyn je zmesou oxidu uhoľnatého a vodíka. Syntézny plyn sa vyrába zahrievaním metánu alebo ťažkého benzínu na približne 750 °C pri tlaku približne 30 atm v prítomnosti niklového katalyzátora:

Syntézny plyn sa používa na výrobu vodíka v Haberovom procese (syntéza amoniaku).

Syntetický plyn sa používa aj na výrobu metanolu a iných organických zlúčenín. V procese získavania metanolu sa syntézny plyn vedie cez povrch katalyzátora na báze oxidu zinočnatého a medi pri teplote 250 °C a tlaku 50–100 atm, čo vedie k reakcii

Syntézny plyn používaný na tento proces musí byť dôkladne vyčistený od nečistôt.

Metanol ľahko podlieha katalytickému rozkladu, pri ktorom sa z neho opäť získava syntézny plyn. Je veľmi výhodné použiť na prepravu syngasu. Metanol je jednou z najdôležitejších surovín pre petrochemický priemysel. Používa sa napríklad na získanie kyseliny octovej:

Katalyzátorom pre tento proces je rozpustný aniónový komplex ródia. Táto metóda sa používa na priemyselnú výrobu kyseliny octovej, ktorej dopyt prevyšuje rozsah jej výroby v dôsledku fermentačného procesu.

Rozpustné zlúčeniny ródia sa môžu v budúcnosti použiť ako homogénne katalyzátory na výrobu etán-1,2-diolu zo syntézneho plynu:

Táto reakcia prebieha pri teplote 300 °C a tlaku približne 500-1000 atm. V súčasnosti tento proces nie je ekonomicky životaschopný. Produkt tejto reakcie (jeho triviálny názov je etylénglykol) sa používa ako nemrznúca zmes a na výrobu rôznych polyesterov, napríklad terylénu.

Metán sa tiež používa na výrobu chlórmetánu, ako je trichlórmetán (chloroform). Chlórmetány majú rôzne využitie. Napríklad chlórmetán sa používa pri výrobe silikónov.

Napokon, metán sa čoraz viac používa na výrobu acetylénu.

Táto reakcia prebieha pri približne 1500 °C. Na zahriatie metánu na túto teplotu sa spaľuje za podmienok obmedzeného prístupu vzduchu.

Etán má tiež množstvo dôležitých použití. Používa sa v procese získavania chlóretánu (etylchloridu). Ako je uvedené vyššie, etylchlorid sa používa na výrobu tetraetylolova(IV). V Spojených štátoch je etán dôležitou surovinou na výrobu etylénu (tabuľka 6).

Propán hrá dôležitú úlohu pri priemyselnej výrobe aldehydov, ako je methanal (formaldehyd) a etanal (octový aldehyd). Tieto látky sú obzvlášť dôležité v plastikárskom priemysle. Bután sa používa na výrobu buta-1,3-diénu, ktorý, ako bude opísané nižšie, sa používa na výrobu syntetického kaučuku.

Etylén. Jedným z najvýznamnejších alkénov a vo všeobecnosti jedným z najdôležitejších produktov petrochemického priemyslu je etylén. Je to surovina pre mnohé plasty. Poďme si ich vymenovať.

Polyetylén. Polyetylén je produkt polymerizácie etylénu:

Polychlóretylén. Tento polymér sa tiež nazýva polyvinylchlorid (PVC). Získava sa z chlóretylénu (vinylchloridu), ktorý sa zase získava z etylénu. Celková reakcia:

1,2-Dichlóretán sa získava vo forme kvapaliny alebo plynu s použitím chloridu zinočnatého alebo chloridu železitého ako katalyzátora.

Keď sa 1,2-dichlóretán zahreje na teplotu 500 °C pod tlakom 3 atm v prítomnosti pemzy, vytvorí sa chlóretylén (vinylchlorid).

Ďalší spôsob výroby chlóretylénu je založený na zahrievaní zmesi etylénu, chlorovodíka a kyslíka na 250 °C v prítomnosti chloridu meďnatého (katalyzátora):

polyesterové vlákno. Príkladom takéhoto vlákna je terylén. Získava sa z etán-1,2-diolu, ktorý sa zase syntetizuje z epoxyetánu (etylénoxidu) takto:

Etán-1,2-diol (etylénglykol) sa tiež používa ako nemrznúca zmes a v syntetických detergentoch.

Etanol sa získava hydratáciou etylénu pomocou kyseliny fosforečnej na nosiči oxidu kremičitého ako katalyzátora:

Etanol sa používa na výrobu etanolu (acetaldehydu). Okrem toho sa používa ako rozpúšťadlo pre laky a laky, ako aj v kozmetickom priemysle.

Nakoniec sa etylén používa aj na výrobu chlóretánu, ktorý sa, ako už bolo spomenuté vyššie, používa na výrobu tetraetylolova(IV), antidetonačnej prísady do benzínu.

propén. Propén (propylén), podobne ako etylén, sa používa na syntézu rôznych chemických produktov. Mnohé z nich sa používajú pri výrobe plastov a gumy.

Polypropén. Polypropén je produkt polymerizácie propénu:

Propanón a propenal. Propanón (acetón) je široko používaný ako rozpúšťadlo a používa sa aj pri výrobe plastu známeho ako plexisklo (polymetylmetakrylát). Propanón sa získava z (1-metyletyl)benzénu alebo z propán-2-olu. Ten sa získava z propénu takto:

Oxidácia propénu v prítomnosti katalyzátora na báze oxidu meďnatého pri teplote 350 °C vedie k produkcii propenalu (akrylaldehydu):

Propán-1,2,3-triol. Propán-2-ol, peroxid vodíka a propenal získané v procese opísanom vyššie sa môžu použiť na získanie propán-1,2,3-triolu (glycerolu):

Glycerín sa používa pri výrobe celofánového filmu.

propennitril (akrylonitril). Táto zlúčenina sa používa na výrobu syntetických vlákien, gumy a plastov. Získava sa prechodom zmesi propénu, amoniaku a vzduchu cez povrch molybdénanového katalyzátora pri teplote 450 °C:

Metylbuta-1,3-dién (izoprén). Syntetické kaučuky sa získavajú jeho polymerizáciou. Izoprén sa vyrába pomocou nasledujúceho viacstupňového procesu:

Epoxidový propán používa sa na výrobu polyuretánových pien, polyesterov a syntetických detergentov. Syntetizuje sa takto:

But-1-én, but-2-én a buta-1,2-dién používa sa na výrobu syntetických kaučukov. Ak sa ako suroviny pre tento proces použijú butény, najskôr sa premenia na buta-1,3-dién dehydrogenáciou v prítomnosti katalyzátora - zmesi oxidu chrómu (III) s oxidom hlinitým:

Najdôležitejším predstaviteľom radu alkínov je etín (acetylén). Acetylén má mnoho použití, napr.

- ako palivo v kyslíko-acetylénových horákoch na rezanie a zváranie kovov. Pri horení acetylénu v čistom kyslíku vznikajú v jeho plameni teploty až 3000°C;

- získať chlóretylén (vinylchlorid), hoci etylén sa v súčasnosti stáva najdôležitejšou surovinou na syntézu chlóretylénu (pozri vyššie).

- získanie rozpúšťadla 1,1,2,2-tetrachlóretánu.

Benzén a metylbenzén (toluén) sa vyrábajú vo veľkých množstvách pri rafinácii ropy. Keďže metylbenzén sa v tomto prípade získava dokonca vo väčších množstvách, ako je potrebné, časť sa premení na benzén. Na tento účel sa zmes metylbenzénu s vodíkom vedie cez povrch platinového katalyzátora podporovaného oxidom hlinitým pri teplote 600 °C pod tlakom:

Tento proces sa nazýva hydroalkylácia .

Benzén sa používa ako surovina pre množstvo plastov.

(1-metyletyl)benzén(kumén alebo 2-fenylpropán). Používa sa na výrobu fenolu a propanónu (acetón). Fenol sa používa pri syntéze rôznych kaučukov a plastov. Tri kroky v procese výroby fenolu sú uvedené nižšie.

Poly(fenyletylén)(polystyrén). Monomérom tohto polyméru je fenyletylén (styrén). Získava sa z benzénu:

Podiel Ruska na svetovej produkcii nerastných surovín zostáva vysoký a predstavuje 11,6 % v prípade ropy, 28,1 % v prípade plynu a 12 – 14 % v prípade uhlia. Pokiaľ ide o preskúmané zásoby nerastných surovín, Rusko zaujíma vedúce postavenie vo svete. S okupovaným územím 10% sa v útrobách Ruska koncentruje 12-13% svetových zásob ropy, 35% plynu a 12% uhlia. V štruktúre nerastnej základne krajiny pripadá viac ako 70 % zásob na zdroje palivovo-energetického komplexu (ropa, plyn, uhlie). Celková hodnota preskúmaných a odhadnutých nerastných surovín je 28,5 bilióna dolárov, čo je rádovo vyššie ako náklady na všetky sprivatizované nehnuteľnosti v Rusku.

Tabuľka 8 Palivový a energetický komplex Ruskej federácie

Palivový a energetický komplex je chrbtovou kosťou domácej ekonomiky: podiel palivový a energetický komplex celkový vývoz v roku 1996 bude predstavovať takmer 40 % (25 miliárd dolárov). Približne 35% všetkých príjmov federálneho rozpočtu na rok 1996 (121 z 347 biliónov rubľov) sa plánuje získať z činností podnikov komplexu. Citeľný je podiel palivového a energetického komplexu na celkovom objeme obchodovateľných produktov, ktoré ruské podniky plánujú vyrábať v roku 1996. Z 968 biliónov rubľov. obchodovateľných produktov (v bežných cenách) bude podiel palivových a energetických podnikov predstavovať takmer 270 biliónov rubľov alebo viac ako 27 % (tabuľka 8). Palivový a energetický komplex zostáva najväčším priemyselným komplexom, ktorý uskutočňuje kapitálové investície (viac ako 71 biliónov rubľov v roku 1995) a priťahuje investície (1,2 miliardy USD len zo Svetovej banky za posledné dva roky) do podnikov všetkých ich odvetví.

Ropný priemysel Ruskej federácie sa dlhodobo rozvíja predĺžiť vážne. Dosiahlo sa to objavením a uvedením do prevádzky v 50-70 rokoch veľkých vysoko produktívnych ložísk v Región Ural-Povolga a Západná Sibír, ako aj výstavba nových a rozširovanie existujúcich ropných rafinérií. Vysoká produktivita polí umožnila zvýšiť produkciu ropy o 20-25 miliónov ton ročne s minimálnymi špecifickými kapitálovými investíciami a relatívne nízkymi nákladmi na materiálne a technické zdroje. Zároveň sa však rozvoj ložísk uskutočňoval neprijateľne vysokým tempom (od 6 do 12 % čerpania z počiatočných zásob) a infraštruktúra a bytová výstavba po celé tie roky výrazne zaostávali v ropnom priemysle. produkčné regióny. V roku 1988 sa v Rusku vyrobilo maximálne množstvo ropného a plynového kondenzátu - 568,3 milióna ton alebo 91% produkcie ropy v celej Únii. V útrobách územia Ruska a priľahlých vodných plôch morí sa nachádza asi 90 % overených zásob ropy všetkých republík, ktoré boli predtým súčasťou ZSSR. Na celom svete sa základňa nerastných surovín rozvíja podľa schémy rozširovania reprodukcie. To znamená, že ročne je potrebné previesť o 10-15% viac na rybárov z nových ložísk, ako vyprodukujú. Je to potrebné na udržanie vyváženej štruktúry výroby, aby priemysel nepociťoval nedostatok surovín Počas rokov reforiem sa stala aktuálna otázka investícií do geologického prieskumu. Vývoj jedného milióna ton ropy si vyžaduje investície vo výške dvoch až piatich miliónov amerických dolárov. Okrem toho sa tieto prostriedky vrátia až po 3-5 rokoch. Medzitým, aby sa vyrovnal pokles produkcie, je potrebné vyvinúť 250-300 miliónov ton ropy ročne. Za posledných päť rokov bolo preskúmaných 324 ropných a plynových polí, 70-80 polí bolo uvedených do prevádzky. Na geológiu sa v roku 1995 vynaložilo len 0,35 % HDP (v r bývalý ZSSR tieto náklady boli trikrát vyššie). Je tu zadržiavaný dopyt po produktoch geológov – preskúmaných ložiskách. Geologickému úradu sa však v roku 1995 predsa len podarilo zastaviť pokles produkcie vo svojom odvetví. Objem hĺbkových prieskumných vrtov v roku 1995 vzrástol o 9 % v porovnaní s rokom 1994. Z 5,6 bilióna rubľov financovania 1.5 bilióna ruble geológovia dostávali centrálne. rozpočet na rok 1996 Roskomnedra je 14 biliónov rubľov, z toho 3 bilióny sú centralizované investície. To je len štvrtina investícií bývalého ZSSR do geológie Ruska.

Surovinová základňa Ruska podlieha vytvoreniu vhodných ekonomických podmienok pre rozvoj prieskum práca môže zabezpečiť relatívne dlhé obdobie úrovne produkcie potrebnej na uspokojenie potrieb krajiny v oblasti ropy. Je potrebné vziať do úvahy, že v Ruskej federácii po sedemdesiatych rokoch nebolo objavené ani jedno veľké vysoko produktívne pole a novo navýšené zásoby sa z hľadiska ich podmienok prudko zhoršujú. Napríklad v dôsledku geologických podmienok priemerný prietok jedného nového vrtu v regióne Tyumen klesol zo 138 ton v roku 1975 na 10 až 12 ton v roku 1994, t.j. viac ako 10-krát. Výrazne vzrástli náklady na finančné a materiálno-technické zdroje na vytvorenie 1 tony novej kapacity. Stav rozvoja veľkých vysokoproduktívnych polí je charakterizovaný rozvojom zásob vo výške 60-90% počiatočných vyťažiteľných zásob, čo predurčilo prirodzený pokles ťažby ropy.

Prechod na trhové vzťahy si vyžaduje zmenu prístupov k vytváraniu ekonomických podmienok pre fungovanie podnikov, pripisovanie tí, ktorí sú do ťažobného priemyslu. V ropnom priemysle, ktorý sa vyznačuje neobnoviteľnými zdrojmi cenných nerastných surovín – ropy, existujúce ekonomické prístupy vylučujú značnú časť zásob z rozvoja z dôvodu neefektívnosti ich rozvoja podľa súčasných ekonomických kritérií. Odhady ukazujú, že z ekonomických dôvodov jednotlivé ropné spoločnosti nemôžu dosiahnuť ekonomický obrat od 160 do 1057 miliónov ton zásob ropy.

Ropný priemysel s významným bezpečnosť bilančné rezervy, posledné roky zhoršenie č moja práca. V priemere pokles ťažby ropy za rok o dey existujúci fond sa odhaduje na 20 %. Z tohto dôvodu je pre udržanie dosiahnutej úrovne ťažby ropy v Rusku potrebné zaviesť nové kapacity 115-120 miliónov ton ročne, čo si vyžaduje vyvŕtanie 62 miliónov metrov ťažobných vrtov a v skutočnosti v roku 1991 27,5 mil. metrov bolo navŕtaných av roku 1995 - 9,9 milióna m.

Nedostatok financií viedol k prudkému zníženiu objemu priemyselnej a občianskej výstavby najmä na západnej Sibíri. V dôsledku toho došlo k poklesu prác na rozvoji ropných polí, výstavbe a rekonštrukcii systémov zberu a prepravy ropy, výstavbe bytov, škôl, nemocníc a iných zariadení, čo bolo jedným z dôvodov napätej sociálnej situáciu v regiónoch produkujúcich ropu. Bol narušený program výstavby pridružených zariadení na využívanie plynu. V dôsledku toho sa ročne spáli viac ako 10 miliárd m3 ropného plynu. Z dôvodu nemožnosti rekonštrukcie ropovody systémov na poliach, neustále dochádza k početným prasknutiam potrubí. Len v roku 1991 sa z tohto dôvodu stratilo viac ako 1 milión ton ropy a došlo k veľkým škodám na životnom prostredí. Zníženie stavebných objednávok viedlo k rozpadu mocných stavebných organizácií na západnej Sibíri.

Jedným z hlavných dôvodov krízy v ropnom priemysle je aj nedostatok potrebného poľného vybavenia a potrubí. V priemere deficit v zabezpečení priemyslu materiálno-technickými prostriedkami presahuje 30 %. V posledných rokoch nevznikla ani jedna nová veľká výrobná jednotka na výrobu zariadení pre ropné polia, navyše mnohé závody tohto profilu obmedzili výrobu a vyčlenené prostriedky na nákup cudzej meny nestačili.

V dôsledku zlej logistiky počet nečinných ťažobných vrtov presiahol 25 000. Jednotky, vrátane tých, ktoré sú nečinné nad normou - 12 tisíc kusov. Vo vrtoch, ktoré sú nečinné nad normu, sa denne stratí asi 100 000 ton ropy.

Akútnym problémom pre ďalší rozvoj ropného priemyslu zostáva jeho slabá ponuka vysokovýkonných strojov a zariadení na ťažbu ropy a plynu. Do roku 1990 mala polovica technických zariadení v priemysle opotrebovanie viac ako 50 %, len 14 % strojov a zariadení zodpovedalo svetovej úrovni, dopyt po hlavných typoch výrobkov bol uspokojený v priemere 40-80 %. Tento stav so zabezpečením priemyslu zariadením bol dôsledkom slabého rozvoja ropného strojárskeho priemyslu krajiny. Dovozné zásoby v celkovom objeme zariadení dosiahli 20 %, pri niektorých typoch až 40 %. Nákup rúr dosahuje 40 - 50%.

S rozpadom Únie sa zhoršila situácia s dodávkami zariadení na ropné polia z republík SNŠ: Azerbajdžanu, Ukrajiny, Gruzínska a Kazachstanu. Keďže továrne týchto republík boli monopolnými výrobcami mnohých druhov výrobkov, zvýšili ceny a znížili dodávky zariadení. Len podiel Azerbajdžanu v roku 1991 tvoril asi 37 % produktov vyrobených pre ropný priemysel.

V dôsledku deštrukcie logistického systému, zníženia rozpočtového financovania a nemožnosti samofinancovania vrtných prác zo strany ropných združení v dôsledku nízkej ceny ropy a nekontrolovateľne rastúcich cien materiálových a technických zdrojov došlo k zníženiu v objeme vŕtanie začalo. Z roka na rok sa znižuje tvorba nových kapacít na ťažbu ropy a dochádza k prudkému poklesu ťažby ropy.

Významnou rezervou na zníženie objemu vrtných operácií je zvýšenie prietoku nových vrtov zlepšením otvárania ropných ložísk. Na tieto účely je potrebné znásobiť vŕtanie horizontálnych vrtov, čím sa zvýši rýchlosť výroby oproti štandardným vrtom až 10-krát alebo viac. Vyriešenie otázok kvalitného otvárania nádrží zvýši počiatočnú rýchlosť výroby studní o 15-25%.

V dôsledku systematického nedostatočného zásobovania v posledných rokoch ťažba ropy a plynu podnikov materiálno-technických zdrojov udržiavať fond v prevádzkyschopnom stave, jeho využitie sa prudko zhoršilo. Nepriamym dôvodom rastu zásob neprevádzkových vrtov je aj nízka kvalita zariadení dodávaných domácimi závodmi, čo vedie k neodôvodnenému zvyšovaniu objemu opravných prác.

V roku 1992 sa tak ruský ropný priemysel už dostal do krízového stavu, napriek tomu, že mal dostatočné komerčné zásoby ropy a veľké potenciálne zdroje. Avšak v období od roku 1988 do roku 1995. úroveň produkcie ropy sa znížila o 46,3 %. Rafinácia ropy v Ruskej federácii sa zameriava najmä na 28 rafinérií (rafinéria): v 14 podnikoch objem rafinácie ropy presiahol 10 miliónov ton ročne a spracovali 74,5 % z celkového objemu prichádzajúcej ropy, v 6 podnikoch sa objem rafinácie pohyboval od 6 do 10 mil. tv rok a na zvyšných 8 závodoch - menej ako 6 miliónov ton ročne (minimálny objem spracovania je 3,6 milióna ton ročne, maximum je asi 25 miliónov ton ročne)

Kapacity jednotlivých rafinérií v Ruskej federácii z hľadiska objemu spracovaných surovín, štruktúra ich výrobných aktív sa výrazne odlišujú od zahraničných ropných rafinérií. Hlavný podiel ropy v Spojených štátoch sa teda spracováva v rafinériách s kapacitou 4 až 12 miliónov ton ročne, v západnej Európe - 3 až 7 miliónov ton ročne. Obrázok 9 zobrazuje ukazovatele produkcie základných ropných produktov v Ruskej federácii a rozvinutých kapitalistických krajinách.

Tabuľka 9 Ukazovatele produkcie základných ropných produktov v Ruskej federácii a rozvinutých kapitalistických krajinách.

Krajina otvorenia ropných ložísk.	Objem výroby
Benzín	Diesel palivo	palivový olej	mazacie oleje	bitúmen	koks
Rusko	45.5	71.4	96.8	4.7	8.1	0.99
USA	300.2	145.4	58.4	9.0	26.2	36.2
Japonsko	28.7	44.6	38.8	2.0	5.8	0.4
Nemecko	20.2	33.7	9.0	1.4	2.7	1.4
Francúzsko	15.6	27.7	12.5	1.7	2.8	0.9
Veľká Británia	27.2	25.4	16.5	0.9	2.	1.5
Taliansko	15.9	26.2	24.8	1.1	2.4	0.8

V štruktúre výroby a spotreby Ruskej federácie oveľa väčší podiel zaberajú ťažké zvyškové ropné produkty. Výťažnosť ľahkých produktov sa blíži ich potenciálnemu obsahu v rope (48-49 %), čo poukazuje na nízke využitie sekundárnych procesov hĺbkovej rafinácie ropy v štruktúre domácej rafinácie ropy. Priemerná hĺbka rafinácie ropy (pomer ľahkých ropných produktov k objemu rafinácie ropy) je asi 62 – 63 %. Pre porovnanie hĺbka spracovania pri rafinérie priemyselných krajín je 75-80% (v USA - cca 90%) minimum v roku 1994 (61,3%) bolo spôsobené poklesom spotreby motorových palív v kontexte prehlbujúceho sa poklesu priemyselnej výroby v Rusku as celý. V domácich prevádzkach nie sú dostatočne rozvinuté procesy hydrorafinácie destilátov, nedochádza k hydrorafinácii ropných zvyškov. Rafinérie sú hlavným zdrojom znečistenia životné prostredie: celkové emisie škodlivých látok (oxid siričitý, oxid uhoľnatý, oxidy dusíka, sírovodík a pod.) v roku 1990 predstavovali 4,5 kg na tonu spracovanej ropy.

Pri porovnaní kapacít prehlbovacích a rafinačných procesov v podnikoch Ruskej federácie s podobnými údajmi pre zahraničie je možné konštatovať, že podiel kapacít katalytického krakovania je 3-krát menší ako v Nemecku, 6-krát menší ako v Anglicku a 8-krát nižšia v porovnaní s USA. Doteraz sa jeden z progresívnych procesov - hydrokrakovanie vákuového plynového oleja - prakticky nepoužíva. Takáto štruktúra je čoraz menej v súlade s potrebami národného trhu, pretože, ako už bolo uvedené, vedie k nadmernej výrobe vykurovacieho oleja s nedostatkom kvalitných motorových palív.

Pokles produktivity vyššie uvedených primárnych a sekundárnych procesov je len čiastočne výsledkom zníženia dodávok ropy do ropných rafinérií a efektívneho dopytu spotrebiteľov, ako aj vysokého opotrebovania technologických zariadení. Z viac ako 600 hlavných technologických celkov tuzemských rafinérií má len 5,2 % (v roku 1991 - 8,9 %) životnosť kratšiu ako 10 rokov. Prevažná väčšina (67,8 %) bola uvedená do prevádzky pred viac ako 25 rokmi a je potrebné ju vymeniť. Stav primárnych destilačných závodov v Ruskej federácii je vo všeobecnosti najviac neuspokojivý.

Priamym dôsledkom neuspokojivého stavu fixných aktív ropného rafinérskeho priemyslu je vysoká cena a nízka kvalita komerčných ropných produktov. Áno, nepodlieha hydrodesulfurizácia vykurovací olej má na svetovom trhu nízky dopyt a používa sa len ako surovina na výrobu ľahkých ropných produktov.

Sprísnenie vládnej kontroly nad stavom životného prostredia v 80. rokoch vo väčšine priemyselných krajín viedlo k výraznej zmene v technickej a technologickej štruktúre zahraničných rafinérií. Nové normy kvality pre motorové palivá (tzv "preformulovaný" motorové palivá) zahŕňajú:

Pre benzín - výrazné zníženie obsahu aromatických látok (benzén až o 1%) a olefinickej uhľovodíky, zlúčeniny síry, index prchavosti, povinné pridávanie zlúčenín obsahujúcich kyslík (do 20 %);

Pre motorové nafty - zníženie obsahu aromatických uhľovodíkov na 20-10% a zlúčenín síry na 0,1-0,02%.

V roku 1992 podiel bezolovnatého benzínu na celkovej výrobe benzínu v Spojených štátoch prekročil 90%, v Nemecku - 70%. Japonsko vyrábalo iba bezolovnatý benzín.

Domáce rafinérie pokračujú vo výrobe olovnatého benzínu. Podiel bezolovnatých benzínov na celkovom objeme výroby automobilových benzínov v roku 1991 bol 27,8 %. Podiel ich produkcie sa v posledných rokoch prakticky nezvyšuje a v súčasnosti je okolo 45 %. Hlavným dôvodom je nedostatok finančných zdrojov na modernizáciu a výstavbu závodov na výrobu vysokooktánových komponentov, ako aj na výrobu katalyzátorov. Ruské podniky vyrábali hlavne benzín A-76, ktorý nespĺňa požiadavky moderného vývoja stavba motora. Stav výroby motorovej nafty ako exportovateľného produktu je o niečo lepší. Podiel nízkosírneho paliva s obsahom síry do 0,2 % v roku 1991 bol 63,8 %; - až 76%

V rokoch 1990-1994 výroba a sortiment mazacích olejov rapídne klesali. Ak v roku 1991 celková produkcia olejov predstavovala 4684,7 tisíc ton, tak v roku 1994 to bolo 2127,6 tisíc ton. Orsk, Rafinérie Perm a Omsk.

Osobitná úloha vo vývoji ropného a plynového komplexu patrí systému dodávky ropných produktov. Význam potrubnej dopravy pre fungovanie ropného komplexu určil dekrét prezidenta Ruskej federácie zo 7. októbra 1992, v súlade s ktorým si štát ponechal kontrolu nad akciovou spoločnosťou Transnefť. Na území Ruskej federácie je prevádzkovaných 49,6 tisíc km hlavných ropovodov, 13264 tisíc kubických metrov m nádrží, 404 čerpacích staníc ropy. V súčasnosti je akútnym problémom udržať existujúci systém hlavných ropovodov v prevádzkyschopnom stave.

Ďalším problémom je preprava kyslej ropy. V bývalom ZSSR sa táto ropa spracovávala najmä do Kremenčug rafinérie.

Rozvoju trhu s ropou bráni doterajšia absencia jednotného systému vzájomného zúčtovania zmien kvality ropy počas prepravy. Je to spôsobené tým, že hlavné ropovody mali veľké priemery a boli určené na prepravu značných objemov ropy na veľké vzdialenosti, čo zjavne predurčovalo čerpanie olejov v zmesi. Podľa niektorých odhadov iba ročný JSC "LUKOIL", straty zo zhoršenia spotrebiteľských vlastností ropy a neekvivalentného prerozdelenia nákladov na ropu medzi producentov dosahujú minimálne 60 – 80 miliárd rubľov.

Riadenie ropného a plynárenského priemyslu v ZSSR sa uskutočňovalo prostredníctvom systému skupiny ministerstiev - Ministerstvo geológie ZSSR, Ministerstvo naftového priemyslu, Ministerstvo plynárenstva, Ministerstvo nafty. Rafinérsky a petrochemický priemysel ZSSR, ako aj Hlavné riaditeľstvo pre dopravu, skladovanie a distribúciu ropy a ropných produktov

Ruský ropný priemysel je v súčasnosti rozporuplnou kombináciou vytvorených obrovských výrobných kapacít a nízkej úrovne odberov ropy, ktoré im nezodpovedajú. Z hľadiska celkového objemu výroby určitých druhov palív krajina zaujíma prvé alebo popredné miesto na svete. Avšak realita práce priemyselných odvetví palivový a energetický komplex Rusko má znížiť produkciu palív a energetických zdrojov (TER) Tento trend možno pozorovať od roku 1988. V roku 1995 sa miera poklesu produkcie mierne znížila, čo môže byť začiatkom nasledujúcej stabilizačnej etapy.

Produkčný potenciál ropného priemyslu na začiatku 80. rokov výrazne podkopal zámer urýchliť rozvoj ropných polí a zvýšiť exportné dodávky.Vývoz ropy v tom čase do značnej miery predurčoval možnosť prilákania zahraničných ekonomických zdrojov na udržanie investičnej aktivity, zvýšenie obchodný obrat a financovanie vládnych výdavkov. Stala sa jedným z hlavných prostriedkov vyrovnávania dôsledkov štrukturálnych nerovnováh v národnom hospodárstve.

Investície do ťažby ropy však smerovali najmä do extenzívneho rozvoja priemyslu, takže nárast investícií bol spojený s relatívne nízkou výťažnosťou ložiska a veľkými stratami súvisiaceho plynu. V dôsledku toho ropný priemysel zažil sériu veľkých poklesov produkcie (1985, 1989, 1990), z ktorých posledný trvá dodnes.

Charakteristickým rysom ropného priemyslu je jeho zameranie na priority ruskej energetickej stratégie. Energetická stratégia Ruska je prognózou možných riešení energetických problémov v krajine v krátkodobom (2-3 roky), strednodobom (do roku 2000) a dlhodobom (do roku 2010) pláne, ako aj v r. oblasť výroby energie, spotreby energie, zásobovania energiou a vzťahy s globálnym energetickým hospodárstvom V súčasnosti je najvyššou prioritou ruskej energetickej stratégie zvyšovanie efektívnej spotreby energie a úspor energie. Energetická náročnosť obchodovateľných produktov v Rusku je 2-krát vyššia ako v USA a trikrát vyššia ako v Európe. Pokles výroby v rokoch 1992-1995. nie „ viedlo k zníženiu energetickej náročnosti, ba dokonca k jej zvýšeniu.

Úspora energie zabráni tomuto nežiaducemu trendu, ako aj zníži škodlivé emisie do ovzdušia do roku 2000. Ušetrené energetické zdroje sa môžu stať hlavným zdrojom stabilizácie exportu TER.

Súčasný stav ropného komplexu je hodnotený ako krízový, predovšetkým z hľadiska poklesu produkcie ropy. Úroveň produkcie ropy v Rusku v roku 1995 zodpovedá ukazovateľom z polovice sedemdesiatych rokov. Ťažba ropy v roku 1995 klesla o 3,4 % v porovnaní s rokom 1994. Príčinami poklesu je zhoršenie surovinovej základne, znehodnotenie základných aktív, zlom v spoločnom hospodárskom priestore, tvrdá finančná politika vlády, pokles kúpna sila obyvateľstva a investičná kríza. Vyraďovanie výrobných kapacít je 3x vyššie ako spúšťanie nových. Počet nevyužitých vrtov rastie, ku koncu roku 1994 bolo nevyužitých v priemere 30 % prevádzkových zásob vrtov. Iba 10 % ropy sa vyrába pomocou vyspelých technológií.

V ruských rafinériách odpisy dlhodobého majetku presahujú 80% a využitie kapacity je rafinérie je menej ako 60 %. Zároveň rastú devízové ​​príjmy z exportu ropy, čo sa dosahuje predstihom rastu fyzických objemov exportu.

Napriek opatreniam, ktoré prijala ruská vláda na podporu sektora rafinácie ropy – vypracovanie federálneho cieľového programu „Palivá a energia“, uznesenie o opatreniach na financovanie rekonštrukcie a modernizácie ropného rafinérskeho priemyslu v Rusku, aktuálne situácia vo všetkých ropných rafinériách je zložitá, ale pesimizmus prechodu optimizmus o začiatku hospodárskeho oživenia v blízkej budúcnosti Po očakávanom ukončení recesie v roku 1997 by sa malo očakávať, že rast sa bude v nasledujúcom období postupne zvyšovať niekoľkých rokoch, po ktorých po roku 2000 nasledoval miernejší rast.

Hlavným cieľom programu modernizácie domáceho rafinérskeho komplexu je prispôsobiť produkty požiadavkám trhu, znížiť znečistenie životného prostredia, znížiť spotrebu energie, znížiť produkciu vykurovacieho oleja, uvoľniť ropu na export a zvýšiť export vysoko kvalitných ropných produktov. .

Finančné zdroje na investovanie do modernizačných projektov sú obmedzené, preto je najdôležitejšou úlohou identifikovať prioritné projekty spomedzi navrhovaných. Pri výbere projektov sa berú do úvahy hodnotenia možných regionálnych odbytových trhov, potenciálnej regionálnej produkcie a vyváženosti ponuky a dopytu na regionálnej úrovni. Zvažujú sa najsľubnejšie oblasti centrálny región, Západná Sibír, Ďaleký východ a Kaliningradu. Severozápad je klasifikovaný ako stredne sľubný, Volga-Vyatka okres, región Central Black Earth, Severný Kaukaz a východnej Sibíri. Najmenej perspektívne sú severné regióny, Volga a Ural.

Projekty modernizácie ropných rafinérií v regionálnom kontexte sú analyzované s prihliadnutím na určité riziká. Riziká sú spojené s objemami spracovaných surovín a produktov na predaj – prítomnosť odbytových trhov. Komerčné a transakčný riziká sú dané dostupnosťou vozidiel v závode na dodávku surovín a expedíciu spracovaných produktov vrátane skladovacích priestorov. Ekonomické riziká boli vypočítané na základe vplyvu projektu na zvýšenie ekonomickej marže. finančné Hlavné riziká vo všeobecnosti súvisia s množstvom finančných prostriedkov potrebných na realizáciu projektu.

Pre každý z projektov modernizácie sa pred výberom konečnej konfigurácie vyžadujú podrobné štúdie uskutočniteľnosti. Modernizácia rafinérie prispeje k uspokojeniu rastúceho dopytu po motorovej nafte, realizáciou projektov sa takmer úplne uspokojí dopyt po vysokooktánových motorových benzínoch, ako aj zníženie prebytku vykurovacieho oleja na polovicu v scenári nízkeho dopytu vývoz vykurovacieho oleja do krajín západnej Európy ako suroviny na spracovanie a export do regiónov, ktoré nie sú podporované zemným plynom na výrobu energie.

Negatívny vplyv na pokles ťažby ropy v rokoch 1994-1995. bol spôsobený presýtením rafinérií hotovými výrobkami, ktoré pre vysoké ceny ropných produktov už nie je schopný zaplatiť masový spotrebiteľ. Znížte objem spracovávaných surovín. Štátna regulácia v podobe prepojenia ropných združení s určitými PZ v tomto prípade sa stáva nie pozitívnym, ale negatívnym faktorom, nezodpovedá súčasnej situácii v ropnom priemysle a nerieši nahromadené problémy. Vedie k preťaženiu chrbtových systémov potrubia prepravy ropy, ktoré si pri nedostatku dostatočných skladovacích kapacít pri ťažbe ropy vynútia odstavenie existujúcich vrtov. Čiže podané centrálnym dispečingom Rosnefť, v roku 994 kvôli tomu ťažba ropy a plynu spolkov bolo odstavených 11 tisíc studní s celkovou kapacitou 69,8 tisíc ton denne.

Prekonať pokles produkcie ropy je pre ropný komplex najťažšou úlohou. So zameraním len na existujúce domáce technológie a výrobnú základňu bude pokles ťažby ropy pokračovať až do roku 1997, aj keď sa zásoby nevyužitých vrtov znížia na štandardné hodnoty a objem rozvojových vrtov sa bude každoročne zvyšovať. Je potrebné pritiahnuť veľké investície, zahraničné aj domáce, zavádzať vyspelé technológie (horizontálne a radiálne vŕtanie, hydraulické štiepenie a pod.) a zariadenia najmä na rozvoj malých a okrajové vklady. V tomto prípade sa dá pokles ťažby ropy prekonať v rokoch 1997-1998.

Vo vývoji – od zvyšovania produkcie až po jej kvóty, súhlasiť s limitmi podložia,

Vo výrobe - od hrubej po racionálna spotreba na báze surovín úspora zdrojov.

Prechod na racionálne využívanie podložia a opätovné uloženie v celom technologickom reťazci od hľadania nerastov až po ich spracovanie a následné sekundárne využitie je plne v súlade so štátnymi záujmami Ruska. Uvedené úlohy je možné riešiť v podmienkach hospodárskej súťaže medzi subjektmi regulovaného trhu s energiami.

V posledných rokoch u nás v oblasti exportu ropy dochádza k postupnému odklonu od štátneho monopolu a približovaniu sa k praxi súkromno-štátneho oligopolu prijatého v priemyselných krajinách, ktorých subjekty konajú podľa civilizovaných pravidiel vyvinutých a prijatých. berúc do úvahy národné tradície a charakteristiky. Keďže pri reforme ekonomiky od roku 1992 došlo k rozpadu štátneho stroja riadenia, formovanie ropného oligopolu neprebiehalo vždy civilizovane.

Viac ako 120 organizácií súkromných spoločností a spoločných podnikov získalo právo predávať ropu a ropné produkty do zahraničia. Medzi ruskými predajcami ropy sa zintenzívnila konkurencia. Počet dumpingových a nekontrolovaných transakcií sa neustále zvyšuje. Cena ruskej ropy klesla takmer o 20 % a export zostal v roku 1992 na rekordnom minime 65 miliónov ton.

Prax oslobodenia od vývozných ciel pre profesionálne obchodné spoločnosti a mnohé regionálne správy, vládne agentúry, rôzne verejné organizácie. Celkovo bolo v roku 1992 podľa údajov Hlavného riaditeľstva pre hospodárske zločiny Ministerstva vnútra Ruska oslobodených od vývozných ciel 67% vyvážanej ropy, čo pripravilo rozpočet o príjmy vo výške približne $. 2 miliardy.

V roku 1993 začala v krajine fungovať inštitúcia špeciálnych exportérov, ktorá zahŕňa výber najskúsenejších obchodných spoločností (obchodníkov) a udeľuje im výhradné právo vykonávať zahraničnoobchodné operácie s ropou a ropnými produktmi. To umožnilo zvýšiť objem vývozu ropy na 80 miliónov ton v roku 993, mierne zvýšiť jej cenu (ktorá naďalej zostávala 10–13 % pod svetovou úrovňou) a vypracovať mechanizmus kontroly toku zahraničných vymieňať peniaze do krajiny. Počet špeciálnych vývozcov bol však naďalej nadmerný (50 subjektov). Naďalej súperili nie tak so zahraničnými spoločnosťami, ale aj medzi sebou. Zachoval sa aj mechanizmus udeľovania výhod na vývozné clá, no výška výpadku prostriedkov z rozpočtu sa znížila na 1,3 miliardy dolárov.

V roku 1994 sa počet špeciálnych exportérov znížil na 14 organizácií. Vývoz ropy vzrástol na 91 miliónov ton, cena ruskej ropy predstavovala 99 % svetovej ceny. K zlepšeniu v tejto oblasti prispel proces privatizácie a reštrukturalizácie ropného priemyslu: vzniklo množstvo spoločností ako plne vertikálne integrované, schopné realizovať celý cyklus operácií od prieskumu a ťažby ropy až po predaj ropných produktov. priamo spotrebiteľom. Koncom roku 1994 hlavní ruskí výrobcovia a exportéri za aktívnej účasti Ministerstva zahraničných vecí Ruskej federácie vytvorili priemyselné združenie Sojuz. vývozcov ropy (SONEK), prístup ku ktorému je otvorený pre všetky subjekty ropného sektora.

Ruské spoločnosti tak mohli konkurovať na svetových trhoch popredným monopolom priemyselných krajín. Boli vytvorené podmienky na zrušenie inštitútu špeciálnych vývozcov, k čomu došlo rozhodnutím vlády začiatkom roku 1995. SONEK implementovala celosvetovú prax zefektívnenia exportu strategického tovaru. Napríklad v Japonsku existuje viac ako 100 vývozných kartelov, asi 30 v Nemecku a asi 20 v USA.

Prítomnosť vertikálne integrovaných ropných spoločností na domácom ruskom trhu vytvára predpoklady pre rozvoj efektívnej hospodárskej súťaže medzi nimi, čo má pozitívne dôsledky pre spotrebiteľov. Na regionálnej úrovni sa však tieto predpoklady doteraz nerealizovali, keďže ruský trh s ropnými produktmi sa v skutočnosti rozdelil na zóny vplyvu novovzniknutých ropných spoločností. Z 22 opýtaných SCAP V Rusku v roku 1994 iba na trhoch regiónov Astrachaň a Pskov, Krasnodar a Stavropol, dodávky ropných produktov (benzín, vykurovací olej, motorová nafta) vykonávajú dve ropné spoločnosti, v ostatných prípadoch prítomnosť jedna ropná spoločnosť spravidla prekročí 80. míľnik.

Dodávky cez priame prepojenia, ako aj tie, ktoré sú fragmentárneho charakteru, realizujú aj iné spoločnosti, ale ich podiel na objeme dodávok na regionálne trhy je príliš malý na to, aby konkurovali monopolistom. Napríklad v regióne Oryol s absolútnou dominanciou spoločnosti "KZhOS" na regionálnom trhu (97 %) spol "LUKOIL" dodáva aj ropné produkty Agrosnab. Dohoda medzi nimi je však jednorazového charakteru a bola uzavretá na bartrovej báze.

Založenie troch vertikálne integrovaných ropných spoločností začiatkom roku 1993 (VINK) malo významný vplyv na trhy s ropnými produktmi. Produkcia ropy každou z vertikálne integrovaných spoločností sa percentuálne zvýšila v porovnaní so zvyškom ropných podnikov a v januári 1994 predstavovala celkovo 56,4 %, zatiaľ čo v prvej polovici roku 1993 tieto tri spoločnosti vyprodukovali 36 % celková produkcia ropy v Rusku. Vo všeobecnosti s poklesom produkcie hlavných typov ropných produktov sa VIOC stabilizovali a dokonca zvýšili produkciu určitých druhov produktov.

Spolu s tým je rast cien ropy pre VIOC v priemere nižší ako pre podniky produkujúce ropu, ktoré nie sú založené v spoločnosti. Okrem toho ropné spoločnosti pravidelne oznamujú zmrazenie svojich cien ropných produktov. To umožňuje ropným spoločnostiam rozvíjať nielen trhy s ropnými produktmi v regiónoch, kde sa nachádzajú ich dcérske spoločnosti dodávky ropných produktov, ale aktívne chodia aj do iných najatraktívnejších regiónov (hraničný, stredný, južný). Pozastavenie vytvárania nových ropných spoločností v roku 1994 prinieslo významné výhody pre tri fungovanie NK pri obsadzovaní odbytových trhov a upevňovaní svojich pozícií na nich.

Ekonomické dôsledky pôsobenia ropných monopolov na regionálnych trhoch dnes v podmienkach celkového poklesu kúpnej sily spotrebiteľov ropných produktov nemajú výrazne negatívny charakter. Navyše poskytovanie dodávok pre potreby štátu zo strany ropných spoločností prakticky za podmienok bezodplatného poskytovania úverov (agropriemysel patrí medzi nedobytných dlžníkov) rieši prevádzkové problémy neplatičov v regiónoch. Neexistujú však žiadne záruky, že s aktiváciou dopytu, vzhľadom na rastúcu solventnosť spotrebiteľov, sa nevyužije potenciál cenového diktátu a iné zneužívanie dominantného postavenia. Toto je potrebné brať do úvahy pri vytváraní konkurenčného prostredia a vytváraní antimonopolných požiadaviek. Zároveň by sa mali brať do úvahy špecifické vlastnosti odvetvia, z ktorých najdôležitejšie sú tieto:

Zvýšené požiadavky na kontinuitu technologických procesov a spoľahlivosť zásobovania spotrebiteľov elektrickou a tepelnou energiou, surovinami a palivom;

Technologická jednota súčasne prebiehajúcich procesov výroby, prepravy a spotreby elektrickej a tepelnej energie, ropy a plynu;

Potreba centralizovaného dispečerského riadenia vytvorených jednotných systémov energie olej a dodávka plynu, ktorá zabezpečuje zvýšenie efektívnosti využívania zdrojov palív a energie a spoľahlivejšie dodávky ich spotrebiteľom;

Monopol na prírodnú energiu oleja a prepravných sústav plynu vo vzťahu k dodávateľom a odberateľom a potreba štátnej regulácie činnosti týchto sústav;

Závislosť hospodárskych výsledkov ropy a výroba plynu podniky zo zmien banských a geologických podmienok na ťažbu paliva;

Pevná technologická vzájomná závislosť podnikov a divízií hlavných odvetví a odvetví služieb, ktoré zabezpečujú uvoľňovanie finálnych produktov.

V súčasnosti sa kladú základy pre formovanie konkurenčného prostredia s prihliadnutím na špecifiká odvetví palivový a energetický komplex ktorý poskytuje:

Vytvorenie zoznamu prirodzených a povolených monopolov v sektore palív a energetiky;

Zabezpečenie realizácie protimonopolných opatrení pri privatizácii podnikov a organizácií palivovo-energetického komplexu;

Identifikácia podnikov a organizácií palivovo-energetického komplexu, ktoré sú konkurencieschopné alebo majú možnosť stať sa konkurencieschopnými na svetovom trhu, a vytváranie podmienok pre ich efektívne fungovanie na svetovom trhu;

Vykonávanie kontroly úradmi kontrolovaná vládou na predchádzanie nekalej konkurencii medzi podnikmi a organizáciami palivovo-energetického komplexu;

Vytváranie finančných a priemyselných skupín v sektore palív a energetiky;

Vypracovanie akčného plánu na implementáciu súboru prioritných opatrení pre rozvoj malého a stredného podnikania v sektore palív a energetiky;

Vypracovanie návrhov na delimitáciu riadiacich funkcií

1. Fremantle M. Chémia v akcii. Za 2 hodiny 1. časť .: Per. z angličtiny. - M.: Mir, 1991. - 528 s., ill.

2. Fremantle M. Chémia v akcii. Za 2 hodiny Časť 2.: Per. z angličtiny. - M.: Mir, 1991. - 622 s., ill.

3. V.Yu. Alekperov Vertikálne integrované ropné spoločnosti Ruska. – M.: 1996.

Kerogén (z gréckeho keros, čo znamená „vosk“ a gén, čo znamená „tvoriaci“) je organická látka rozptýlená v horninách, nerozpustná v organických rozpúšťadlách, neoxidujúcich minerálnych kyselinách a zásadách.

Kondenzát - uhľovodíková zmes, ktorá je na poli plynná, ale pri extrakcii na povrch kondenzuje na kvapalinu.

Pamätajte: destilácia (destilácia) je metóda oddeľovania zmesi prchavých kvapalín postupným odparovaním s následnou kondenzáciou.

Olej. Rafinácia ropy

Mnohé z organických látok, s ktorými sa stretávate v každodennom živote – plasty, farby, čistiace prostriedky, lieky, laky, rozpúšťadlá – sú syntetizované z uhľovodíkov. V prírode existujú tri hlavné zdroje uhľovodíkov – ropa, zemný plyn a uhlie.

Ropa je jedným z najdôležitejších minerálov. Bez ropy a produktov z nej je nemožné si predstaviť náš život. Nie nadarmo zohrávajú krajiny bohaté na ropu dôležitú úlohu v globálnej ekonomike.

Olej je tmavá, olejovitá kvapalina nachádzajúca sa v zemská kôra(obr. 29.1). Ide o homogénnu zmes niekoľkých stoviek látok – väčšinou nasýtených uhľovodíkov s počtom atómov uhlíka v molekule od 1 do 40.

Na spracovanie tejto zmesi sa používajú fyzikálne aj chemické metódy. Najprv sa ropa rozdelí na jednoduché zmesi - frakcie - destiláciou (destiláciou alebo rektifikáciou), na základe skutočnosti, že rôzne látky v zložení oleja vrie pri rôznych teplotách (tabuľka 12). Destilácia prebieha v destilačnej kolóne s výrazným ohrevom (obr. 29.2). Frakcie s najvyššími bodmi varu, ktoré sa pri vysokých teplotách rozkladajú, sa destilujú za zníženého tlaku.

Tabuľka 12. Frakcie na destiláciu ropy

	Počet atómov uhlíka v molekulách	Teplota varu, °C	Aplikácia
		Nad 200 o C
			Automobilové palivo
			Palivo, suroviny na syntézu
			Letecký benzín
			motorová nafta
Ťažký plynový olej (vykurovací olej)			Palivo pre tepelné elektrárne
		Pri zahrievaní sa rozkladá, destiluje za zníženého tlaku	Výroba asfaltu, bitúmenu, parafínu, mazív, paliva do kotlov

Ukrajina je dosť bohatá na zásoby ropy. Hlavné ložiská sú sústredené v troch ropných a plynárenských oblastiach: východnej (regióny Sumy, Poltava, Chernihiv a Charkov), západnej (regióny Ľvov a Ivano-Frankivsk) a južnej (región Čierneho mora, šelfy Azovského a Čierneho mora). Zásoby ropy na Ukrajine sa odhadujú na približne 2 miliardy ton, no značná časť z nich je sústredená vo veľkých hĺbkach (5-7 km). Ročná produkcia ropy na Ukrajine je asi 2 milióny ton, pričom dopyt je 16 miliónov ton, takže, bohužiaľ, Ukrajina je stále nútená dovážať značné objemy ropy.

Chemické spracovanie ropných produktov

Niektoré produkty destilácie ropy sa dajú použiť ihneď bez ďalšieho spracovania – ide o benzín a petrolej, tie však tvoria len 20 – 30 % ropy. Benzín je navyše po destilácii nekvalitný (s nízkym oktánovým číslom, čiže pri stlačení v motore exploduje a nezhorí). Motor bežiaci na takéto palivo vytvára charakteristické klepanie a rýchlo zlyhá. Na zlepšenie kvality benzínu a zvýšenie jeho výnosu sa ropa podrobuje chemickému spracovaniu.

Jednou z najdôležitejších metód chemickej rafinácie ropy je krakovanie (z angl. crack – split, break, keďže k praskaniu dochádza pri prerušení uhlíkových reťazcov) (obr. 29.3). Pri zahriatí na 500 °C bez prístupu vzduchu v prítomnosti špeciálnych katalyzátorov sa dlhé molekuly alkánov rozdelia na menšie. Počas krakovania tvoria nasýtené uhľovodíky zmes ľahkých nasýtených a nenasýtených uhľovodíkov, napríklad:

Tento proces zvyšuje výťažnosť benzínu a petroleja. Takýto benzín sa niekedy označuje ako krakovaný benzín.

Jednou z charakteristík, ktoré určujú kvalitu benzínu, je oktánové číslo, ktoré udáva možnosť detonácie (výbuchu) zmesi vzduchu a paliva v motore. Čím vyššie je oktánové číslo, tým nižšia je pravdepodobnosť detonácie, a teda vyššia kvalita benzínu. Heptán je nevhodný ako motorové palivo, skôr detonuje, zatiaľ čo izooktán (2,2,4-trimetylpentán) má opačné vlastnosti - v motore takmer nedetonuje. Tieto dve látky sa stali základom stupnice na určenie kvality benzínu – stupnice oktánového čísla. Na tejto stupnici je heptán 0 a izooktán 100. Podľa tejto stupnice má 95 oktánový benzín rovnaké detonačné vlastnosti ako zmes 95 % izooktánu a 5 % heptánu.

Rafinácia ropy prebieha v špeciálnych podnikoch - ropných rafinériách. Vykonáva sa tam rektifikácia ropy a chemické spracovanie výsledných ropných produktov. Na Ukrajine je šesť ropných rafinérií: v Odese, Kremenčugu, Chersone, Lisičansku, Nadvorjansku a Drohobyči. Celková kapacita všetkých ukrajinských rafinérií ropy presahuje 52 miliónov ton ročne.

Zemný plyn

Druhým najvýznamnejším zdrojom uhľovodíkových surovín je zemný plyn, ktorého hlavnou zložkou je metán (93 – 99 %). Zemný plyn sa využíva predovšetkým ako efektívne palivo. Pri jeho spaľovaní nevzniká popol ani jedovatý oxid uhoľnatý, preto sa zemný plyn považuje za ekologické palivo.

Veľké množstvo zemného plynu využíva chemický priemysel. Spracovanie zemného plynu sa redukuje najmä na výrobu nenasýtených uhľovodíkov a syntézneho plynu. Etylén a acetylén vznikajú elimináciou vodíka z nižších alkánov:

Syntézny plyn - zmes oxidu uhoľnatého (II) a vodíka - sa získava zahrievaním metánu s parou:

Z tejto zmesi sa pomocou rôznych katalyzátorov syntetizujú zlúčeniny obsahujúce kyslík - metylalkohol, kyselina octová atď.

Pri prechode cez kobaltový katalyzátor sa syntézny plyn premení na zmes alkánov, čo je syntetický benzín:

Uhlie

Ďalším zdrojom uhľovodíkov je uhlie. V chemickom priemysle sa spracováva koksovaním - ohrevom na 1000 °C bez prístupu vzduchu (obr. 29.5, s. 170). V tomto prípade vzniká koks a uhoľný decht, ktorých hmotnosť tvorí len niekoľko percent hmotnosti uhlia. Koks sa používa ako redukčné činidlo v metalurgii (napríklad na získavanie železa z jeho oxidov).

Uhoľný decht obsahuje niekoľko stoviek organických zlúčenín, najmä aromatických uhľovodíkov, ktoré sa z neho získavajú destiláciou.

Ako palivo sa používa aj čierne uhlie, sú tu však veľké ekologické problémy. Po prvé, uhlie obsahuje nehorľavé nečistoty, ktoré sa pri spaľovaní paliva menia na trosku; po druhé, uhlie obsahuje malé množstvá zlúčenín síry a dusíka, ktorých spaľovaním vznikajú oxidy, ktoré znečisťujú atmosféru. Pokiaľ ide o zásoby uhlia, Ukrajina zaujíma jedno z prvých miest na svete. Na území rovnajúcom sa 0,4 % sveta je na Ukrajine sústredených asi 5 % svetových zásob energetických surovín, z čoho 95 % tvorí čierne uhlie (asi 54 miliárd ton). V roku 2015 bola produkcia uhlia 40 miliónov ton, čo je takmer o polovicu menej ako v roku 2011. Dnes je na Ukrajine 300 baní na čierne uhlie a 40 % z nich produkuje koksovateľné uhlie (ktoré sa dá spracovať na koks). Výroba je sústredená najmä v Doneckej, Luganskej, Dnepropetrovskej a Volynskej oblasti.

Lingvistická úloha

V gréčtine pyro znamená „oheň“ a lysis znamená „rozklad“. Prečo si myslíte, že pojmy „krakovanie“ a „pyrolýza“ sa často používajú zameniteľne?

Kľúčová myšlienka

Hlavnými zdrojmi uhľovodíkov pre priemysel sú ropa, uhlie a zemný plyn. Pre efektívnejšie využitie musia byť tieto prírodné zdroje spracované tak, aby sa izolovali jednotlivé látky alebo zmesi.

testovacie otázky

334. Vymenujte hlavné prírodné zdroje uhľovodíkov.

335. Čo je základom fyzikálneho spôsobu rozdeľovania ropy na frakcie?

336. Na aké frakcie sa delí ropa pri destilácii? Popíšte ich aplikáciu. Čo je najcennejším produktom rafinácie ropy pre modernú spoločnosť?

337. Aký je rozdiel medzi najdôležitejšími ropnými produktmi z hľadiska chemického zloženia?

338. Pomocou informácií v tomto a predchádzajúcich odsekoch opíšte využitie zemného plynu v chemickom priemysle.

339. Aké hlavné produkty sa ťažia z koksovateľného uhlia?

340. Prečo sa pri spracovaní uhlie ohrieva bez prístupu vzduchu?

341. Prečo je zemný plyn ako palivo lepší ako uhlie?

342. Aké látky a materiály sa získavajú spracovaním uhlia a zemného plynu?

Úlohy na zvládnutie látky

343. Pri krakovaní uhľovodíka C 20 H 42 vznikajú dva produkty s rovnakým počtom atómov uhlíka v molekulách. Napíšte rovnicu reakcie.

344. Aký je zásadný rozdiel medzi krakovaním oleja a rektifikáciou?

345. Prečo si myslíte, že pri priamej destilácii ropy nie je možné premeniť ropu na benzín o viac ako 20 %?

346. Rozbor obr. 29.2 a opíšte, ako sa destiluje olej.

347. Zostavte rovnice reakcií získavania etylénu a acetylénu zo zložiek zemného plynu.

348. Jednou zo zložiek benzínu je uhľovodík C 8 H 18. Napíšte rovnicu pre reakciu jeho výroby z oxidu uhoľnatého (II) a vodíka.

349. Pri úplnom spálení benzínu sa v motore tvorí oxid uhličitý a voda. Napíšte rovnicu spaľovacej reakcie benzínu za predpokladu, že pozostáva z uhľovodíkov zloženia C 8 H 18 .

350. Výfukové plyny automobilov obsahujú toxické látky: oxid uhličitý (II) a oxid dusnatý (N). Vysvetlite, akými chemickými reakciami vznikli.

351. Koľkokrát sa pri zapálení zväčší objem zmesi palivo-vzduch pozostávajúcej zo 40 ml oktánových pár a 3 litrov vzduchu? Pri výpočte predpokladajme, že vzduch obsahuje 20 % kyslíka (objemovo).

352. Benzín predávaný v krajinách s teplé podnebie, pozostáva z uhľovodíkov s vyššou molekulovou hmotnosťou ako benzín, ktorý sa predáva v krajinách s chladným podnebím. Navrhnite, prečo to rafinérie robia.

353*. Ropa obsahuje toľko cenných organických látok, že D. I. Mendelejev povedal: „Spaľovanie oleja v peci je takmer rovnaké ako spaľovanie bankoviek.“ Ako rozumiete tomuto tvrdeniu? Navrhnúť spôsoby racionálneho využívania prírodných zdrojov uhľovodíkov.

354*. V doplnkových zdrojoch nájdite informácie o materiáloch a látkach, ktoré sú surovinami pre ropu, zemný plyn alebo uhlie. Dajú sa vyrobiť bez použitia prírodných zdrojov uhľovodíkov? Môže ľudstvo odmietnuť používanie týchto materiálov? Odpoveď zdôvodnite.

355*. Pomocou vedomostí získaných na hodinách geografie v 8. a 9. ročníku opísať súčasné a perspektívne panvy a oblasti ťažby uhlia, ropy a zemného plynu na Ukrajine. Či je umiestnenie podnikov na spracovanie týchto zdrojov uhľovodíkov koordinované s ich ložiskami.

Toto je učebnicový materiál.

Uhľovodíky majú veľký hospodársky význam, pretože slúžia ako najdôležitejší druh suroviny na získanie takmer všetkých produktov moderného priemyslu organickej syntézy a sú široko používané na energetické účely. Zdá sa, že akumulujú slnečné teplo a energiu, ktoré sa uvoľňujú pri spaľovaní. Rašelina, uhlie, ropná bridlica, ropa, prírodné a súvisiace ropné plyny obsahujú uhlík, ktorého kombinácia s kyslíkom pri spaľovaní je sprevádzaná uvoľňovaním tepla.

uhlia	rašelina	oleja	zemný plyn
pevný	pevný	kvapalina	plynu
bez zápachu	bez zápachu	Silný zápach	bez zápachu
jednotné zloženie	jednotné zloženie	zmes látok	zmes látok
tmavo sfarbený kameň skvelý obsah horľavá látka, ktorá vznikla v dôsledku pochovávania v sedimentárnych vrstvách akumulácií rôznych rastlín	akumulácia polorozloženej rastlinnej hmoty nahromadenej na dne močiarov a zarastených jazier	prírodná horľavá olejovitá kvapalina, pozostáva zo zmesi kvapalných a plynných uhľovodíkov	zmes plynov, ktorá vzniká v útrobách Zeme pri anaeróbnom rozklade organických látok, plyn patrí do skupiny sedimentárnych hornín
Výhrevnosť - počet kalórií uvoľnených spálením 1 kg paliva
7 000 - 9 000	500 - 2 000	10000 - 15000	?

Uhlie.

Uhlie bolo vždy perspektívnou surovinou pre energetiku a mnohé chemické produkty.

Od 19. storočia bola prvým veľkým spotrebiteľom uhlia doprava, potom sa uhlie začalo využívať na výrobu elektriny, hutnícky koks, výrobu rôznych produktov pri chemickom spracovaní, uhlíkovo-grafitové konštrukčné materiály, plasty, horský vosk, syntetické, kvapalné a plynné vysokokalorické palivá, kyseliny s vysokým obsahom dusíka na výrobu hnojív.

Uhlie je komplexná zmes makromolekulárnych zlúčenín, do ktorých patria tieto prvky: C, H, N, O, S. Uhlie, podobne ako ropa, obsahuje veľké množstvo rôznych organických látok, ale aj látok anorganických, ako napr. , voda, čpavok, sírovodík a samozrejme samotný uhlík – uhlie.

Spracovanie čierneho uhlia prebieha v troch hlavných smeroch: koksovanie, hydrogenácia a nedokonalé spaľovanie. Jedným z hlavných spôsobov spracovania uhlia je koksovanie– kalcinácia bez prístupu vzduchu v koksovacích peciach pri teplote 1000–1200°C. Pri tejto teplote, bez prístupu kyslíka, uhlie prechádza najzložitejšími chemickými premenami, v dôsledku ktorých sa tvorí koks a prchavé produkty:

1. koksárenský plyn (vodík, metán, oxid uhoľnatý a oxid uhličitý, nečistoty amoniak, dusík a iné plyny);

2. uhoľný decht (niekoľko stoviek rôznych organických látok vrátane benzénu a jeho homológov, fenolu a aromatických alkoholov, naftalénu a rôznych heterocyklických zlúčenín);

3. supradecht alebo amoniak, voda (rozpustený amoniak, ako aj fenol, sírovodík a iné látky);

4. koks (pevný zvyšok koksovania, prakticky čistý uhlík).

Ochladený koks sa posiela do hutníckych závodov.

Pri ochladzovaní prchavých produktov (koksárenský plyn) kondenzuje uhoľný decht a čpavková voda.

Prechodom neskondenzovaných produktov (amoniak, benzén, vodík, metán, CO 2 , dusík, etylén atď.) cez roztok kyseliny sírovej sa izoluje síran amónny, ktorý sa používa ako minerálne hnojivo. Benzén sa vyberie do rozpúšťadla a oddestiluje sa z roztoku. Potom sa koksárenský plyn používa ako palivo alebo ako chemická surovina. Uhoľný decht sa získava v malých množstvách (3 %). Ale vzhľadom na rozsah výroby sa uhoľný decht považuje za surovinu na získanie množstva organických látok. Ak sa produkty s teplotou varu až do 350 ° C vytlačia zo živice, zostane tuhá hmota - smola. Používa sa na výrobu lakov.

Hydrogenácia uhlia sa uskutočňuje pri teplote 400–600 °C pod tlakom vodíka do 25 MPa v prítomnosti katalyzátora. V tomto prípade vzniká zmes kvapalných uhľovodíkov, ktoré je možné použiť ako motorové palivo. Získavanie kvapalného paliva z uhlia. Kvapalné syntetické palivá sú vysokooktánový benzín, nafta a kotlové palivá. Na získanie kvapalného paliva z uhlia je potrebné zvýšiť jeho obsah vodíka hydrogenáciou. Hydrogenácia sa vykonáva pomocou viacnásobnej cirkulácie, ktorá vám umožňuje premeniť celú organickú hmotu uhlia na kvapalinu a plyny. Výhodou tejto metódy je možnosť hydrogenácie nízkokvalitného hnedého uhlia.

Splyňovanie uhlia umožní využívať nekvalitné hnedé a čierne uhlie v tepelných elektrárňach bez znečisťovania životného prostredia zlúčeninami síry. Toto je jediná metóda na získanie koncentrovaného oxidu uhoľnatého (oxidu uhoľnatého) CO. Nedokonalým spaľovaním uhlia vzniká oxid uhoľnatý (II). Na katalyzátore (nikel, kobalt) pri normálnej resp vysoký krvný tlak z vodíka a CO môžete získať benzín obsahujúci nasýtené a nenasýtené uhľovodíky:

nCO+ (2n+1)H2 -> CnH2n+2 + nH20;

nCO + 2nH2 -> CnH2n + nH20.

Ak sa suchá destilácia uhlia vykonáva pri 500–550 °C, získa sa decht, ktorý sa spolu s bitúmenom používa v stavebníctve ako spojivo pri výrobe strešných krytín, hydroizolačných náterov (strešná krytina, strešná lepenka, atď.).

V prírode sa uhlie nachádza v týchto regiónoch: Moskovský región, povodie Južného Jakutska, Kuzbass, Donbass, povodie Pečory, povodie Tunguska, povodie Leny.

Zemný plyn.

Zemný plyn je zmes plynov, ktorej hlavnou zložkou je metán CH 4 (od 75 do 98 % podľa odboru), zvyšok tvorí etán, propán, bután a malé množstvo nečistôt – dusík, oxid uhoľnatý (IV. ), sírovodík a vodné pary, a takmer vždy sírovodík a organické zlúčeniny ropy – merkaptány. Práve tie dodávajú plynu špecifický nepríjemný zápach a pri spaľovaní vedú k tvorbe toxického oxidu siričitého SO 2.

Vo všeobecnosti platí, že čím vyššia je molekulová hmotnosť uhľovodíka, tým menej ho obsahuje zemný plyn. Zloženie zemného plynu z rôznych polí nie je rovnaké. Jeho priemerné zloženie v objemových percentách je nasledovné:

CH 4	C2H6	C3H8	C4H10	N 2 a iné plyny
75-98	0,5 - 4	0,2 – 1,5	0,1 – 1	1-12

Metán vzniká pri anaeróbnej (bez prístupu vzduchu) fermentácii rastlinných a živočíšnych zvyškov, preto vzniká v spodných sedimentoch a nazýva sa „bažinový“ plyn.

Metánové usadeniny v hydratovanej kryštalickej forme, tzv hydrát metánu, nachádza pod vrstvou permafrostu a vo veľkých hĺbkach oceánov. O nízke teploty(-800 °C) a vysoké tlaky molekuly metánu sa nachádzajú v dutinách kryštálovej mriežky vodného ľadu. V ľadových dutinách jedného metra kubického hydrátu metánu je „zakonzervovaných“ 164 metrov kubických plynu.

Kúsky hydrátu metánu vyzerajú ako špinavý ľad, no na vzduchu horia žlto-modrým plameňom. Odhaduje sa, že na planéte je uložených 10 000 až 15 000 gigaton uhlíka vo forme hydrátu metánu (giga je 1 miliarda). Takéto objemy sú mnohonásobne väčšie ako všetky v súčasnosti známe zásoby zemného plynu.

Zemný plyn je obnoviteľný prírodný zdroj, pretože sa v prírode neustále syntetizuje. Nazýva sa aj „bioplyn“. Preto mnohí environmentálni vedci dnes spájajú vyhliadky na prosperujúcu existenciu ľudstva práve s využívaním plynu ako alternatívneho paliva.

Zemný plyn má ako palivo veľké výhody oproti tuhým a kvapalným palivám. Jeho výhrevnosť je oveľa vyššia, pri spaľovaní nezanecháva popol, splodiny horenia sú oveľa ekologickejšie. Preto sa asi 90 % z celkového objemu vyprodukovaného zemného plynu spaľuje ako palivo v tepelných elektrárňach a kotolniach, pri tepelných procesoch v priemyselných podnikoch av každodennom živote. Asi 10 % zemného plynu sa používa ako cenná surovina pre chemický priemysel: na výrobu vodíka, acetylénu, sadzí, rôznych plastov a liekov. Metán, etán, propán a bután sa izolujú zo zemného plynu. Produkty, ktoré možno získať z metánu, majú veľký priemyselný význam. Metán sa používa na syntézu mnohých organických látok - syntézny plyn a ďalšiu syntézu alkoholov na jeho báze; rozpúšťadlá (tetrachlórmetán, metylénchlorid atď.); formaldehyd; acetylén a sadze.

Zemný plyn tvorí samostatné ložiská. Hlavné ložiská prírodných horľavých plynov sa nachádzajú v severnej a západnej Sibíri, v povodí Volga-Ural, na severnom Kaukaze (Stavropol), v republike Komi, v regióne Astrakhan, v Barentsovom mori.

Správa na tému: "Prírodné zdroje uhľovodíkov"

Pripravené

uhľovodíky

Uhľovodíky sú zlúčeniny pozostávajúce iba z atómov uhlíka a vodíka.

Uhľovodíky sa delia na cyklické (karbocyklické zlúčeniny) a acyklické.

Cyklické (karbocyklické) zlúčeniny sa nazývajú zlúčeniny, ktoré zahŕňajú jeden alebo viac cyklov pozostávajúcich iba z atómov uhlíka (na rozdiel od heterocyklických zlúčenín obsahujúcich heteroatómy - dusík, síra, kyslík atď.).

d.). Karbocyklické zlúčeniny sa zase delia na aromatické a nearomatické (alicyklické) zlúčeniny.

Acyklické uhľovodíky zahŕňajú organické zlúčeniny, ktorých uhlíková kostra molekúl je s otvorenými reťazcami.

Tieto reťazce môžu byť tvorené jednoduchými väzbami (CnH2n+2 alkány), obsahujú jednu dvojitú väzbu (CnH2n alkény), dve alebo viac dvojitých väzieb (diény alebo polyény), jednu trojitú väzbu (CnH2n-2 alkíny).

Ako viete, uhlíkové reťazce sú súčasťou väčšiny organických látok. Štúdium uhľovodíkov je teda mimoriadne dôležité, pretože tieto zlúčeniny sú štruktúrnym základom iných tried organických zlúčenín.

Okrem toho sú uhľovodíky, najmä alkány, hlavnými prírodnými zdrojmi organických zlúčenín a základom najdôležitejších priemyselných a laboratórnych syntéz.

Uhľovodíky sú najdôležitejšou surovinou pre chemický priemysel. Na druhej strane, uhľovodíky sú v prírode pomerne rozšírené a možno ich izolovať z rôznych prírodných zdrojov: ropy, súvisiacej ropy a zemného plynu, uhlia.

Zvážme ich podrobnejšie.

Ropa je prírodná komplexná zmes uhľovodíkov, najmä lineárnych a rozvetvených alkánov, obsahujúca od 5 do 50 atómov uhlíka v molekulách, s ďalšími organickými látkami.

Jeho zloženie výrazne závisí od miesta jeho výroby (uložiska), môže okrem alkánov obsahovať cykloalkány a aromatické uhľovodíky.

Plynné a pevné zložky oleja sú rozpustené v jeho kvapalných zložkách, čo určuje jeho stav agregácie. Olej je olejovitá kvapalina tmavej (od hnedej po čiernu) s charakteristickým zápachom, nerozpustná vo vode. Jeho hustota je menšia ako hustota vody, preto sa ropa, ktorá sa do nej dostane, šíri po povrchu, čím zabraňuje rozpúšťaniu kyslíka a iných vzdušných plynov vo vode.

Je zrejmé, že ropa, ktorá sa dostane do prírodných vodných útvarov, spôsobuje smrť mikroorganizmov a zvierat, čo vedie k ekologickým katastrofám a dokonca aj katastrofám. Existujú baktérie, ktoré môžu používať zložky oleja ako potraviny a premieňať ich na neškodné produkty svojej životnej činnosti. Je zrejmé, že používanie kultúr týchto baktérií je environmentálne najbezpečnejším a najsľubnejším spôsobom boja proti znečisteniu ropou v procese jej výroby, prepravy a spracovania.

V prírode ropa a súvisiaci ropný plyn, o ktorých bude reč nižšie, vypĺňajú dutiny zemského vnútra. Keďže ide o zmes rôznych látok, olej nemá konštantný bod varu. Je zrejmé, že každá z jeho zložiek si v zmesi zachováva svoje individuálne fyzikálne vlastnosti, čo umožňuje rozdeliť olej na jeho zložky. Za týmto účelom sa čistí od mechanických nečistôt, zlúčenín obsahujúcich síru a podrobuje sa takzvanej frakčnej destilácii alebo rektifikácii.

Frakčná destilácia je fyzikálna metóda na oddelenie zmesi zložiek s rozdielne teploty vriaci.

V procese rektifikácie sa ropa delí na tieto frakcie:

Rektifikačné plyny - zmes nízkomolekulárnych uhľovodíkov, hlavne propánu a butánu, s bodom varu do 40 °C;

Benzínová frakcia (benzín) - uhľovodíky zloženia od C5H12 do C11H24 (bod varu 40-200 ° C); jemnejším oddelením tejto frakcie sa získa benzín (petroléter, 40-70 °C) a benzín (70-120 °C);

Ťažká frakcia - uhľovodíky so zložením od C8H18 do C14H30 (teplota varu 150-250 ° C);

Petrolejová frakcia - uhľovodíky zloženia od C12H26 do C18H38 (bod varu 180-300 ° C);

Motorová nafta - uhľovodíky zloženia od C13H28 do C19H36 (bod varu 200-350 ° C).

Zvyšok po destilácii ropy - vykurovací olej - obsahuje uhľovodíky s počtom atómov uhlíka od 18 do 50. Destiláciou za zníženého tlaku sa získava solárny olej (С18Н28-С25Н52), mazacie oleje (С28Н58-С38Н78), vazelína a parafín z vykurovací olej - taviteľné zmesi pevných uhľovodíkov.

Pevný zvyšok z destilácie vykurovacieho oleja - decht a produkty jeho spracovania - bitúmen a asfalt sa používajú na výrobu povrchov ciest.

Pridružený ropný plyn

Ropné polia obsahujú spravidla veľké akumulácie tzv. asociovaného ropného plynu, ktorý sa nad ropou zhromažďuje v zemskej kôre a čiastočne sa v nej rozpúšťa pod tlakom nadložných hornín.

Rovnako ako ropa, aj pridružený ropný plyn je cenným prírodným zdrojom uhľovodíkov. Obsahuje najmä alkány, ktoré majú vo svojich molekulách od 1 do 6 atómov uhlíka. Je zrejmé, že zloženie súvisiaceho ropného plynu je oveľa horšie ako ropa. Napriek tomu sa však široko používa ako palivo aj ako surovina pre chemický priemysel. Ešte pred niekoľkými desaťročiami sa na väčšine ropných polí spaľoval súvisiaci ropný plyn ako zbytočný prídavok k rope.

V súčasnosti sa napríklad v Surgute, najbohatšej zásobárni ropy v Rusku, vyrába najlacnejšia elektrina na svete pomocou súvisiaceho ropného plynu ako paliva.

Pridružený ropný plyn je bohatší na zloženie rôznych uhľovodíkov ako zemný plyn. Ak ich rozdelíme na zlomky, dostaneme:

Prírodný benzín - vysoko prchavá zmes pozostávajúca hlavne z lentánu a hexánu;

Zmes propán-bután, pozostávajúca, ako už názov napovedá, z propánu a butánu a pri zvýšení tlaku ľahko prechádza do kvapalného stavu;

Suchý plyn - zmes obsahujúca najmä metán a etán.

Prírodný benzín, ktorý je zmesou prchavých zložiek s malou molekulovou hmotnosťou, sa dobre odparuje aj pri nízkych teplotách. To umožňuje používať benzín ako palivo pre spaľovacie motory na Ďalekom severe a ako prísadu do motorového paliva, čo uľahčuje štartovanie motorov v zimných podmienkach.

Propán-butánová zmes vo forme skvapalneného plynu sa používa ako palivo pre domácnosť (v krajine známe plynové fľaše) a na plnenie zapaľovačov.

postupný preklad cestná preprava o skvapalnenom plyne je jedným z hlavných spôsobov, ako prekonať globálnu palivovú krízu a vyriešiť problémy životného prostredia.

Suchý plyn, ktorý má zloženie blízke zemnému plynu, je tiež široko používaný ako palivo.

Využitie pridruženého ropného plynu a jeho zložiek ako paliva však zďaleka nie je najperspektívnejším spôsobom jeho využitia.

Oveľa efektívnejšie je použiť pridružené zložky ropných plynov ako surovinu pre chemickú výrobu. Vodík, acetylén, nenasýtené a aromatické uhľovodíky a ich deriváty sa získavajú z alkánov, ktoré sú súčasťou pridruženého ropného plynu.

Plynné uhľovodíky môžu nielen sprevádzať ropu v zemskej kôre, ale môžu vytvárať aj nezávislé akumulácie - ložiská zemného plynu.

Zemný plyn

Zemný plyn je zmes plynných nasýtených uhľovodíkov s malou molekulovou hmotnosťou. Hlavnou zložkou zemného plynu je metán, ktorého podiel sa v závislosti od oblasti pohybuje od 75 do 99 % objemu.

Zemný plyn obsahuje okrem metánu aj etán, propán, bután a izobután, ako aj dusík a oxid uhličitý.

Podobne ako pridružený ropný plyn sa zemný plyn používa ako palivo aj ako surovina na výrobu rôznych organických a anorganických látok.

Už viete, že z metánu, hlavnej zložky zemného plynu, sa získava vodík, acetylén a metylalkohol, formaldehyd a kyselina mravčia a mnohé ďalšie organické látky. Ako palivo sa zemný plyn používa v elektrárňach, v kotolniach na ohrev vody v obytných budovách a priemyselných budovách, vo výrobe vysokých pecí a v otvorených ohniskách.

Uhodením zápalky a zapálením plynu v kuchynskom plynovom sporáku mestského domu „spustíte“ reťazovú reakciu oxidácie alkánov, ktoré sú súčasťou zemného plynu.

Uhlie

Okrem ropy, prírodných a súvisiacich ropných plynov je prírodným zdrojom uhľovodíkov aj uhlie.

0n tvorí mocné vrstvy v útrobách zeme, jeho preskúmané zásoby výrazne prevyšujú zásoby ropy. Rovnako ako ropa, aj uhlie obsahuje veľké množstvo rôznych organických látok.

Okrem organických sem patria aj anorganické látky, ako voda, amoniak, sírovodík a samozrejme aj samotný uhlík – uhlie. Jedným z hlavných spôsobov spracovania uhlia je koksovanie – kalcinácia bez prístupu vzduchu. V dôsledku koksovania, ktoré sa uskutočňuje pri teplote asi 1 000 ° C, sa tvoria:

Koksárenský plyn, ktorý zahŕňa vodík, metán, oxid uhoľnatý a oxid uhličitý, nečistoty amoniaku, dusík a iné plyny;
uhoľný decht obsahujúci niekoľko stoviek rôznych organických látok vrátane benzénu a jeho homológov, fenolu a aromatických alkoholov, naftalénu a rôznych heterocyklických zlúčenín;
supradechtová alebo čpavková voda obsahujúca, ako už názov napovedá, rozpustený čpavok, ako aj fenol, sírovodík a iné látky;
koks - pevný zvyšok koksovania, takmer čistý uhlík.

Koks sa používa pri výrobe železa a ocele, amoniak sa používa pri výrobe dusíkatých a kombinovaných hnojív a význam organických produktov koksovania nemožno preceňovať.

Záver: ropa, s ňou spojená ropa a zemné plyny, uhlie sú teda nielen najcennejšími zdrojmi uhľovodíkov, ale aj súčasťou jedinečnej zásobárne nenahraditeľných prírodných zdrojov, ktorých šetrné a rozumné využívanie je nevyhnutnou podmienkou progresívneho rozvoja. ľudskej spoločnosti.

Prírodné zdroje uhľovodíkov sú fosílne palivá. Väčšina organických látok pochádza z prírodných zdrojov. V procese syntézy organických zlúčenín sa ako suroviny používajú prírodné a pridružené plyny, uhlie a hnedé uhlie, ropa, ropná bridlica, rašelina, produkty živočíšneho a rastlinného pôvodu.

Aké je zloženie zemného plynu

Kvalitatívne zloženie zemného plynu tvoria dve skupiny zložiek: organické a anorganické.

Organické zložky zahŕňajú: metán - CH4; propán - C3H8; bután - C4H10; etán - C2H4; ťažšie uhľovodíky s viac ako piatimi atómami uhlíka. Anorganické zložky zahŕňajú nasledujúce zlúčeniny: vodík (v malých množstvách) - H2; oxid uhličitý - CO2; hélium - Nie; dusík - N2; sírovodík - H2S.

Aké konkrétne bude zloženie konkrétnej zmesi, závisí od zdroja, teda od ložiska. Rovnaké dôvody vysvetľujú rôzne fyzikálne a chemické vlastnosti zemného plynu.

Chemické zloženie
Hlavnú časť zemného plynu tvorí metán (CH4) – až 98 %. Zloženie zemného plynu môže zahŕňať aj ťažšie uhľovodíky:
* etán (C2H6),
* propán (C3H8),
* bután (C4H10)
- homológy metánu, ako aj iných neuhľovodíkových látok:
* vodík (H2),
* sírovodík (H2S),
* oxid uhličitý (CO2),
* dusík (N2),
* hélium (He).

Zemný plyn je bez farby a bez zápachu.

Aby bolo možné odhaliť únik čuchom, do plynu sa pridáva malé množstvo merkaptánov, ktoré majú silný nepríjemný zápach.

Aké sú výhody zemného plynu oproti iným palivám

1. zjednodušená extrakcia (nepotrebuje umelé čerpanie)

2. pripravené na použitie bez medzispracovania (destilácie)

preprava v plynnom aj kvapalnom stave.

4. minimálne emisie škodlivých látok pri spaľovaní.

5. pohodlie privádzania paliva v už plynnom stave počas jeho spaľovania (nižšie náklady na zariadenia využívajúce tento druh paliva)

väčšie zásoby ako iné palivá (nižšia trhová/hodnota)

7. využitie vo veľkých priemyselných odvetviach Národné hospodárstvo ako iné palivá.

dostatočné množstvo v útrobách Ruska.

9. Emisie samotného paliva pri nehodách sú menej toxické pre životné prostredie.

10. vysoká teplota spaľovania na použitie vo vývojových diagramoch národného hospodárstva atď., atď.

Aplikácia v chemickom priemysle

Používa sa na výrobu plastov, alkoholu, gumy, organických kyselín. Len s využitím zemného plynu je možné syntetizovať chemikálie, ktoré sa v prírode jednoducho nenachádzajú, ako napríklad polyetylén.

metán sa používa ako surovina na výrobu acetylénu, amoniaku, metanolu a kyanovodíka. Zemný plyn je zároveň hlavnou surovinovou základňou pri výrobe čpavku. Takmer tri štvrtiny všetkého amoniaku sa spotrebujú na výrobu dusíkatých hnojív.

Kyanovodík, už získaný z amoniaku, spolu s acetylénom slúži ako východisková surovina na výrobu rôznych syntetických vlákien. Z acetylénu je možné vyrábať rôzne vrstvy, ktoré sú v priemysle a každodennom živote pomerne široko používané.

Vyrába aj acetátový hodváb.

Zemný plyn je jedným z najlepšie výhľady palivá, ktoré sa používajú na priemyselné a domáce potreby. Jeho hodnota ako paliva spočíva aj v tom, že toto minerálne palivo je celkom šetrné k životnému prostrediu. Pri jeho spaľovaní vzniká oveľa menej škodlivých látok v porovnaní s inými druhmi paliva.

Najdôležitejšie ropné produkty

Z ropy v procese spracovania palivo (kvapalné a plynné), mazacie oleje a tuky, rozpúšťadlá, jednotlivé uhľovodíky - etylén, propylén, metán, acetylén, benzén, toluén, xylo atď., tuhé a polotuhé zmesi uhľovodíkov (parafín, vazelína, cerezín), ropný bitúmen, sadze (sadze), ropné kyseliny a ich deriváty.

Kvapalné palivá získané rafináciou ropy sa delia na motorové a kotlové.

Komu plynné palivo zahŕňajú uhľovodíkové skvapalnené palivové plyny používané v domácnostiach. Ide o zmesi propánu a butánu v rôznych pomeroch.

Mazacie oleje určené na kvapalné mazanie v rôznych strojoch a mechanizmoch sa v závislosti od použitia delia na priemyselné, turbínové, kompresorové, prevodové, izolačné, motorové oleje.

Tuky sú ropné oleje zahustené mydlami, tuhými uhľovodíkmi a inými zahusťovadlami.

Jednotlivé uhľovodíky získané pri spracovaní ropy a ropných plynov slúžia ako suroviny na výrobu polymérov a produktov organickej syntézy.

Z nich sú najdôležitejšie tie obmedzujúce – metán, etán, propán, bután; nenasýtené - etylén, propylén; aromatické - benzén, toluén, xylény. Produkty rafinácie ropy sú tiež nasýtené uhľovodíky s veľkou molekulovou hmotnosťou (C16 a viac) - parafíny, ceresíny, používané v parfumérskom priemysle a ako zahusťovadlá tukov.

Ropný bitúmen, získaný zo zvyškov ťažkých ropných látok oxidáciou, sa používa na stavbu ciest, na výrobu strešných krytín, na prípravu asfaltových lakov a tlačiarenských farieb atď.

Jedným z hlavných produktov rafinácie ropy je motorové palivo, kam patrí letecký a automobilový benzín.

Aké sú hlavné prírodné zdroje uhľovodíkov, ktoré poznáte?

Prírodné zdroje uhľovodíkov sú fosílne palivá.

Väčšina organických látok pochádza z prírodných zdrojov. V procese syntézy organických zlúčenín sa ako suroviny používajú prírodné a pridružené plyny, uhlie a hnedé uhlie, ropa, ropná bridlica, rašelina, produkty živočíšneho a rastlinného pôvodu.

12Ďalej ⇒

Odpovede na odsek 19

1. Aké hlavné prírodné zdroje uhľovodíkov poznáte?
Ropa, zemný plyn, bridlica, uhlie.

Aké je zloženie zemného plynu? Zobrazte na geografickej mape najvýznamnejšie ložiská: a) zemný plyn; b) olej; c) uhlie.

3. Aké výhody má zemný plyn oproti iným palivám? Na čo sa používa zemný plyn v chemickom priemysle?
Zemný plyn sa v porovnaní s inými zdrojmi uhľovodíkov najľahšie ťaží, prepravuje a spracováva.

V chemickom priemysle sa zemný plyn využíva ako zdroj nízkomolekulárnych uhľovodíkov.

4. Napíšte rovnice reakcií získavania: a) acetylénu z metánu; b) chloroprénový kaučuk z acetylénu; c) tetrachlórmetán z metánu.

5. Aký je rozdiel medzi pridruženými ropnými plynmi a zemným plynom?
Pridružené plyny sú prchavé uhľovodíky rozpustené v oleji.

K ich izolácii dochádza destiláciou. Na rozdiel od zemného plynu sa môže uvoľňovať v ktorejkoľvek fáze vývoja ropného poľa.

6. Opíšte hlavné produkty získané z pridružených ropných plynov.
Hlavné produkty: metán, etán, propán, n-bután, pentán, izobután, izopentán, n-hexán, n-heptán, hexán a izoméry heptánu.

Vymenujte najdôležitejšie ropné produkty, uveďte ich zloženie a oblasti ich použitia.

8. Aké mazacie oleje sa používajú pri výrobe?
Motorové oleje pre prevodovky, priemyselné, mazacie chladiace emulzie pre obrábacie stroje a pod.

Ako prebieha rafinácia ropy?

10. Čo je to praskanie oleja? Napíšte rovnicu pre reakcie štiepenia uhľovodíkov a počas tohto procesu.

Prečo je možné priamou destiláciou ropy získať najviac 20 % benzínu?
Pretože obsah benzínovej frakcie v oleji je obmedzený.

12. Aký je rozdiel medzi tepelným a katalytickým krakovaním? Opíšte tepelne a katalyticky krakované benzíny.
Pri tepelnom krakovaní je potrebné zahrievať reaktanty na vysoké teploty, pri katalytickom krakovaní sa zavedením katalyzátora znižuje aktivačná energia reakcie, čo umožňuje výrazne znížiť reakčnú teplotu.

Ako prakticky možno rozlíšiť krakovaný benzín od primárneho benzínu?
Krakovaný benzín má vyššie oktánové číslo ako priamy benzín, t.j. odolnejšie voči detonácii a odporúčané na použitie v spaľovacích motoroch.

14. Čo je aromatizácia oleja? Napíšte reakčné rovnice, ktoré vysvetľujú tento proces.

Aké sú hlavné produkty získané koksovaním uhlia?
Naftalén, antracén, fenantrén, fenoly a uhoľné oleje.

16. Ako sa vyrába koks a kde sa používa?
Koks je sivý porézny pevný produkt získaný kokosovaním uhlia pri teplotách 950-1100 °C bez kyslíka.

Používa sa na tavenie železa, ako bezdymové palivo, redukčné činidlo železnej rudy a prášok do pečiva na vsádzkové materiály.

17. Aké hlavné produkty dostávajú:
a) z uhoľného dechtu; b) z dechtovej vody; c) z koksárenského plynu? Kde sa uplatňujú? Aké organické látky možno získať z koksárenského plynu?
a) benzén, toluén, naftalén - chemický priemysel
b) amoniak, fenoly, organické kyseliny – chemický priemysel
c) vodík, metán, etylén - palivo.

Pripomeňme si všetky hlavné spôsoby získania aromatických uhľovodíkov. Aký je rozdiel medzi metódami získavania aromatických uhľovodíkov z koksovateľných produktov uhlia a ropy? Napíšte rovnice zodpovedajúcich reakcií.
Líšia sa výrobnými metódami: primárna rafinácia ropy je založená na rozdiele v fyzikálne vlastnosti rôznych frakcií a koksovanie je založené čisto na chemických vlastnostiach uhlia.

Vysvetliť, ako sa v procese riešenia energetických problémov v krajine zlepšia spôsoby spracovania a využívania prírodných zdrojov uhľovodíkov.
Hľadanie nových zdrojov energie, optimalizácia procesov výroby a rafinácie ropy, vývoj nových katalyzátorov na zníženie nákladov na celú výrobu atď.

20. Aké sú vyhliadky na získavanie tekutého paliva z uhlia?
V budúcnosti je možné získať kvapalné palivo z uhlia za predpokladu, že sa znížia náklady na jeho výrobu.

Úloha 1.

Je známe, že plyn obsahuje objemové frakcie 0,9 metánu, 0,05 etánu, 0,03 propánu, 0,02 dusíka. Aký objem vzduchu je potrebný na spálenie 1 m3 tohto plynu za normálnych podmienok?

Úloha 2.

Aký objem vzduchu (N.O.) je potrebný na spálenie 1 kg heptánu?

Úloha 3. Vypočítajte, aký objem (v l) a akú hmotnosť (v kg) oxidu uhoľnatého (IV) získame spálením 5 mólov oktánu (n.o.).

Hlavnými zdrojmi uhľovodíkov na našej planéte sú zemný plyn, oleja a uhlia. Milióny rokov konzervácie v útrobách zeme odolali najstabilnejším uhľovodíkom: nasýteným a aromatickým.

Zemný plyn pozostáva hlavne z metán s nečistotami iných plynných alkánov, dusíka, oxidu uhličitého a niektorých iných plynov; uhlie obsahuje hlavne polycykl aromatické uhľovodíky.

Ropa na rozdiel od zemného plynu a uhlia obsahuje celý rad komponentov:

V rope sú prítomné aj ďalšie látky: heteroatómové organické zlúčeniny (obsahujúce síru, dusík, kyslík a iné prvky), voda s rozpustenými soľami, pevné častice iných hornín a iné nečistoty.

Zaujímavé vedieť! Uhľovodíky sa nachádzajú aj vo vesmíre, a to aj na iných planétach.

Napríklad metán tvorí veľkú časť atmosféry Uránu a je zodpovedný za jeho svetlo tyrkysovú farbu pri pohľade cez ďalekohľad. Atmosféra Titanu, najväčšieho satelitu Saturnu, pozostáva hlavne z dusíka, ale obsahuje aj uhľovodíky metán, etán, propán, etín, propín, butadiín a ich deriváty; niekedy prší metán a uhľovodíkové rieky sa vlievajú do uhľovodíkových jazier na povrchu Titanu.

Prítomnosť nenasýtených uhľovodíkov spolu s nasýteným a molekulárnym vodíkom je spôsobená účinkom slnečného žiarenia.

Mendelejev vlastní frázu: "Spaľovanie oleja je to isté ako zahrievanie pece bankovkami." Vďaka vzniku a rozvoju technológií rafinácie ropy sa v 20. storočí ropa zmenila z bežného paliva na najcennejšie surovinovým zdrojom pre chemický priemysel.

Ropné produkty sa v súčasnosti používajú takmer vo všetkých priemyselných odvetviach.

Primárna rafinácia ropy je školenia, teda čistenie ropy od anorganických nečistôt a v nej rozpustených ropných plynov a destiláciou, teda fyzické delenie na frakcie v závislosti od bodu varu:

Z vykurovacieho oleja, ktorý zostane po destilácii oleja pri atmosférickom tlaku, sa pôsobením vákua izolujú zložky s veľkou molekulovou hmotnosťou, vhodné na spracovanie na minerálne oleje, motorové palivá a iné produkty a zvyšok - decht- používa sa na výrobu bitúmenu.

V procese rafinácie ropy sa podrobujú jednotlivé frakcie chemické premeny.

Ide o krakovanie, reformovanie, izomerizáciu a mnohé ďalšie procesy, ktoré umožňujú získať nenasýtené a aromatické uhľovodíky, rozvetvené alkány a iné cenné ropné produkty. Časť z nich sa vynakladá na výrobu vysokokvalitných palív a rôznych rozpúšťadiel a časť je surovinou na výrobu nových organických zlúčenín a materiálov pre rôzne priemyselné odvetvia.

Malo by sa však pamätať na to, že zásoby uhľovodíkov v prírode sa dopĺňajú oveľa pomalšie, ako ich ľudstvo spotrebuje, a proces spracovania a spaľovania ropných produktov prináša silné odchýlky do chemickej rovnováhy prírody.

Príroda, samozrejme, skôr či neskôr obnoví rovnováhu, ale to sa môže pre človeka zmeniť na vážne problémy. Preto je potrebné nových technológií s cieľom odkloniť sa od používania uhľovodíkov ako paliva v budúcnosti.

Na vyriešenie takýchto globálnych problémov je to nevyhnutné rozvoj základnej vedy a hlboké pochopenie sveta okolo nás.