Природные источники углеводородов
🧪 Химия · 10 класс
Откуда берут углеводороды
Основными природными источниками углеводородов служат нефть, природный и попутный газ и каменный уголь. Это невозобновляемые ископаемые, образовавшиеся из остатков древних организмов. Из них получают топливо и сырьё для всей органической промышленности.
Природный и попутный газ
Природный газ состоит в основном из метана CH_4 (до 98 процентов), с примесью этана, пропана и бутана. Попутный нефтяной газ выделяется при добыче нефти и богаче тяжёлыми углеводородами. Газ — удобное топливо и сырьё для получения ацетилена, водорода и сажи.
Нефть и её переработка
Нефть — это маслянистая жидкость, смесь множества углеводородов. Сама по себе она не используется; её разделяют на фракции перегонкой (ректификацией), основанной на различии температур кипения компонентов.
| Фракция | Температура кипения | Применение |
|---|---|---|
| Бензин | 40–200 °C | топливо для двигателей |
| Лигроин, керосин | 150–300 °C | авиатопливо, растворители |
| Газойль (дизель) | 300–350 °C | дизельное топливо |
| Мазут | выше 350 °C | смазки, гудрон, котельное топливо |
Крекинг
Чтобы увеличить выход бензина, тяжёлые фракции подвергают крекингу — расщеплению длинных молекул на более короткие при высокой температуре. Пример термического крекинга:
C_16H_34 → C_8H_18 + C_8H_16
Получаются предельный и непредельный углеводороды; последний ценен для синтеза полимеров.
Каменный уголь
Уголь перерабатывают коксованием — нагреванием без доступа воздуха. Получают кокс (для металлургии), каменноугольную смолу (источник аренов) и коксовый газ.
Частая ошибка: путают перегонку и крекинг. Перегонка лишь разделяет нефть на готовые фракции по температуре кипения, а крекинг химически расщепляет крупные молекулы на мелкие.
Виды крекинга и риформинг
Различают термический и каталитический крекинг. Термический идёт при высокой температуре без катализатора и даёт много непредельных углеводородов. Каталитический проводят с катализатором при более низкой температуре; бензин получается качественнее и устойчивее. Существует также риформинг — переработка бензиновых фракций для повышения их детонационной стойкости (октанового числа) и получения аренов.
Продукты переработки углеводородов
Из природных источников получают не только топливо, но и сырьё для всей органической химии.
- Из метана — водород, ацетилен, сажу, синтез-газ.
- Из непредельных углеводородов крекинга — мономеры для пластмасс и каучуков.
- Из ароматических углеводородов каменноугольной смолы — красители, лекарства, взрывчатые вещества.
Бережное отношение к ресурсам
Нефть, газ и уголь — невозобновляемые ресурсы, их запасы ограничены. Сжигать их как топливо расточительно, ведь они служат ценным сырьём для производства тысяч веществ. Поэтому важны экономное использование и развитие возобновляемых источников энергии.
Кратко о главном
- Главные источники: нефть, газ, каменный уголь.
- Природный газ — в основном метан.
- Нефть разделяют перегонкой на фракции: бензин, керосин, дизель, мазут.
- Крекинг расщепляет тяжёлые молекулы, повышая выход бензина.
- Уголь коксуют, получая кокс, смолу и газ.