Gamtiniai angliavandenilių šaltiniai ir jų perdirbimas

Turinys

1.Nafta................
2.Akmens anglis...........
3.Gamtinės dujos..........

Nafta- žemės plutoje susidaręs aliejaus konsistencijos, degus, savito kvapo skystis. Sudėtingas įvairių angliavandenilių, deguonies, sieros ir azoto junginių mišinys. Didžiausią dalį sudaro skysti sotieji angliavandeniliai, arba parafinai (nuo C5H12 iki C15H32), cikliniai ir aromatiniai angliavandeniliai, kuriuose būna ištirpusių dujinių ir kietų angliavandenilių. Gausūs naftos dariniai sudaro naftos produktus.
Naftos perdirbimo būdai- perdirbimas būna pirminis ir antrinis. Pirminis perdirbimas yra dviejų etapų distiliacija rektifikacijos kolonose, antrinis- krekingas ir riformingas. Prieš perdirbimą pašalinama druska, vanduo, ji stabilizuojama. Druskos pašalinamos vandeniu: jis išštirpina naftoje esančias druskas ir sudaro emulsiją. Iš emulsijos vanduo šalinamas taip: pridedama deemulsiklių, kaitinama iki 100-140 0C ir el. dehidratoriuje veikiama el. lauku; emulsija suyra ir nuo produktų atsiskiria vanduo. Stabilizuojama, nudistiliuojant propano ir butano, kartais ir pentano frakcijas. Distiliuojama 2 rektifikacijos kolonose; 1kolonoje- atmosferos slėgyje, 2kolonoje- vakuume. Iš pradžių įkaitinama vamzdinėje krosnyje iki 300-350 0C ir distiliuojama rektifikacijos kolonoje. Kolonos viršuje susirenka benzinas, ligroinas, žibalas ir gazolis, apačioje-mazutas. Mazutas pakaitinamas kitoje vamzdinėje krosnyje iki 400-420 0C ir distiliuojamas antroje rektifikacijos kolonoje: išsiskiria allyvos, lieka gudronas. Antriniu ir jos produktų perdirbimu gaunami nesotieji ir aromatiniai angliavandeniliai. Ir gaminant benzinus, svarbiausi iš cheminių yra krekingas.
Krekingas naudojamas benzino kiekiui padidinti. Jo esmė yra tokia. Veikiant aukštai temperatūrai T, slėgiui P ir katalizatoriams K sunkesnieji angliavandeniliai su

uskaidomi į lengvesniuosius:

C2nH4n+2 CnH2n+2 + CnH2n
alkanas alkanas alkenas

Krekingas būna katalitinis ir termininis. Dabar daugiausia naudojamas katalitinis krekingas. Katalizatoriai pagreitina reakcijas, pagerina produktų kokybę, procesas gali vykti esant žemesnei temperatūrai ir mažesniam slėgiui. Benzino kiekis ir kokybė priklauso nuo žaliavos, temperatūros, slėgio, katalizatorių ir kitų faktorių. Žaliava krekinguo yra mazutas. Padidėjus dyzeliniųdegalų paklausai, alkanai ir cikloalkanai, kurių virimo temperatūra yra aukštesnė kaip 190 0C. Alkanai skaidydamiesi padidina benzino išeigą, o cikloalkanai, virsdami arenais, pagerina jo kokybę. Arenai, esantys žaliavoje, pasižymi stabilumu, taigi krekingo metu lieka nepakitęs. Reakcijoje susidarę alkanai jungiasi tarp savęs sudarydami izoalkanus ir arenus arba, prisijungę vandenilį, tampa sočiaisiais angliavandeniliais. Krekingas sparčiau vyksta aukštesnėje temperatūroje, tačiau tada susidaro daugiau nesočiųjų angliavandenilių. Slėgis sumažina nesočiųjų ir dujinių angliavandenilių kiekį, nes tokiomis sąlygomis jie lengviau jungiasi viieni su kitais arba prisijungia vandenilį. Katalitinis krekingas atliekamas esant 470-530 0C temperatūrai ir 0,13-0,28 MPa slėgiui. Katalizatoriais naudojami kristaliniai aliuminio silikatai- ceolitai.
Riformingo paskirtis- padidinti benzino atsparumą detonacijai. Jo esmę sudaro tai, kad vieni angliavandeniliai, veikiant temperatūrai, slėgiui ir katalizatoriams, yra paverčiami kitais angliavandeniliais. Norint padidint benzino atsparumą detonacijai, reikia padidinti jame arenų kiekį. Daugiau arenų galima gauti paverčiant jais alkanus arba cikloalkanus. Atskyrus, pavyzdžiui, iš heksano C6H14 vandenilį, galima gauti benzolą C6H6:

Produktai, gaunami iš naftos, jų naudojimas- nafta yra pagrindinė žaliava vi

idaus degimo variklių degalams, tepalams, taip pat sintetinėms medžiagoms ir jų dirbiniams gaminti.
Iš pradžių nafta gryninama: pašalinamos dujos, druskos, vanduo ir mechaninės priemaišos. Vėliau pakaitinama ir frakcionuojama – distiliuojama rektifikacijos kolonoje. Pirmieji išgaruoja ir pakyla į kolonos viršų angliavandeniliai, kurių virimo temperatūros palyginti žemos. Didėjant mišinio virimo temperatūrai, distiliuojasi angliavandeniliai, kurių virimo temperatūra aukštesnė. Taip galima surinkti sudėtines naftos dalis- frakcijas. Pagrindinės naftos frakcijos tokios: benzino frakcija, ligroino frakcija, žibalo frakcija, ir gazolino frakcija.
Iš kai kurių naftos rūšių gaunamas parafinas, kuris naudojamas gaminant degtukus, žvakes ir kita. O mazuto distiliacijos liekana- gudronas, jis naudojamas keliams tiesti.

Didžiausi naftos telkiniai yra Artimuosiuose Rytuose (57% visų atsargų): Saudo Arabijoje, Kuveite, Jungtiniuose Arabų Emyratuose, Irake. Dideli naftos telkiniai rasti JAV, Venesueloje, Nigerijoje, Indonezijoje, Šiaurės jūroje prie Norvegijos krantų, Vakarų Sibire, Kaukaze, Vidurinėje Azijoje, Volgos- Uralo baseine, Sachaline. Lietuvoje nafta aptikta 1949 Vilniaus gręžinyje 226-230m gylyje silūro ir ordvikosluoksnių sandūroje. Nuo 1958 imta ieškoti spec. Gręžiniais. 1968 atrastas pirmasis pramonės telkinys prie Gargždų. Jo gylis 1960 iki 1980m. apie 2000m gylyje atrasti Ablingos, Vėžaičių (visi Klaipėdos rajone) naftos telkiniai.

Akmens anglis- nuosėdinė augalinės kilmės uoliena, naudingoji iškasena. Susideda iš anglies (75-92%), vandenilio (2,5-5,7%), deguonies (1,5-15%), sieros (0,5-4%) ir azoto (~1,5%). Lakiosios medžiagos sudaro 2-45%. Drėgnis 4-14%. Pelningumas 2-45%. Tekstūra sluoksniuota, juostiška, tolygi. Spalva juoda, kartais su pilku plieniniu arba tamsiai pilku at

tspalviu. Kartais būna matinės arba stiklo, šilko blizgesio. Tankis 1280-1500kg/m3, degimo šiluma 30,5-36,8MJ/kg.
Susidarymas-susidarė iš sudurpėjusių ir metamorfizuotų aukštesniųjų augalų liekanų įvairiais geologiniais periodais( daugiausia karbone). Slūgso įvairaus storio klodais, tarp sluoksniais lęšiais iki 2-2,5km gylio, kartais išeina į žemės paviršių.
Perdirbimo būdai- perdirbamos terminiu ir cheminiu būdu. Terminis perdirbimas: sausąja distiliacija verčiamos lakiaisiais produktais ir koksu. Koksuojamos ne visos, o tik K, Ž, OS, G markių produktai. Cheminis perdirbimas: verčiamos dujiniu kuru (kuro gazifikacija) arba hidrinamos – perdirbamos į skystąjį kurą(Destrukcinis hidrinimas). Perdirbtų medžiagų produktai: deginimu gaunama šiluminė energija, gazifikavimu- generatorinės dujos, pusiau koksavimu- pirminis degutas, degutinis vanduo, šviečiamosios dujos, hidrinimu- benzinas, tepalai, parafinas.

Iš akmens anglų deguto frakcinės distiliacijos būdu gaunami benzino homologai, senolis ir kitos medžiagos.
Iš degutino vandens išskiriami amoniakas, senolis bei kitos medžiagos.
Iš anglių gali būti gaminamas ir sintetinis benzinas bei kitų rūšių skystasis kuras. Sumsltos anglys maišomos su mineraline alyva, pridedama katalizatoriaus ir veikiant vandeniliu aukštesniuose slėgyje bei temperatūroje. Čia anglys hidrinamos, o alyvos molekulės skyla į mažesnes ir sudaro benziną, gazolį, kurie atskiriami distiliuojant.
Svarbi akmens anglių savybė yra jų pelenų rūšis. Vienos duoda pelenus miltelių pavidalo, kitos lengvai tirpstančios, šlaką sudarančius pelenus.
Technikoje akmens anglis plačiausiai naudojama kuruo, degančioms dujoms, šviečiamosioms dujoms ir įvairiems cheminiams produktams gaminti. Iš akmens anglies gaminamas ir sk
kystas kuras pvz: benzinas ar gazolis. Sintetinis benzinas gaminamas iš akmens anglies jas hiduogenizuojant, pavartojant spaudimą, aukštą temperatūrą ir specialius katalizatorius.
Akmens anglių yra įvairių rūšių: rudosios, juodosios, antracito, šungito. Prie anglies rūšių priklauso ir grafitas bei blizganti brangakmenis- deimantas. Akmens anglis šiuo metu duoda apie 80% visos pasaulio vartojamos energijos. Pasaulio energijos ūkyje anglį pamažu pradeda naudoti krintančio vandens energija.
Didžiausi baseinai: Huanghės(Kinija), Apalačų (JAV), Ruhro(Vokietija), Doneco(Ukraina), Aukšt. Silezijos (Lenkija), Minusinsko(Rusija), P.Velso (D.Britanija).
Lietuvoje anglies pas mus galėtų būti Tercijaro, Juros ir Kreidos padermėse. Anglies pėdsakų rasta ir toliau nuo Latvijos sienos darytuose gręžiniuose. Anglies įtarpių rasta Suvalkijos marenose, galima tikėtis jos rasti Karbono padermėse Žemaitijoje.
Anglį kasti ir kelti į paviršių nėra lengvas ir pigus darbas. Žymiai pigiau atseitų, jei anglį galėtume sudeginti po žeme, o į paviršių iškeltume tik jų teikiamą energiją.

Gamtinės dujos yra kitas gamtinis cheminių produktų rezervas. Kartu su nafta šios dujos randamos žemės plutoje. Nafta ir dujos susidaro yrant organinėms medžiagoms. Pagrindinė gamtinių dujų sudedamoji dalis yra metanas(nuo 50 iki 94%), kiti komponentai- etanas, propanas, butanas ir įvairūs lengvieji angliavandeniliai. Gamtinės dujos naudojamos kaip kuras tiek pramonėje, tiek buityje bei įvairiems naftos produktams gaminti. Vykdant metano ir vandens garų reakciją, gaminami anglies monoksidas ir vandenilis. Gamtinės dujos- žaliava chemijos pramonei, iš jų gaminamas acetilenas, metilenas, vandenilis, suodžiai ir kiti produktai.
Gamtinės dujos, natūralios dujos, esančios žemės plutoje. Būna laisvos, ištirpusios, absorbuotos uolienų. Kaupiasi uolienų porose, plyšiuose, tuštumose, mineralų kristaluose. Gamtines dujas sudaro įvairios cheminės sudėties, skirtingų fizikinių savybių dujų mišiniai. Pagal vyraujančias dujas skiriamos trys pagrindinės grupės: angliavandenilinės, azotinės ir anglies dioksido. Pagal kilmę būna litocheminės( katageninės, metamorfinės, vulkaninės) biocheminės, radiogeninės, atmosferinės.
Katageninės (dauguma jų degiosios gamtinės dujos) susidaro per katagenezės procesus(kai nuosėdinėms uolienoms grimztant jose esanti organinė medžiaga keičiasi dėl didėjančio slėgio ir kylančios temperatūros). Metamorfin4s susidaro žemės gelmėse, kur yra aukšta temperatūra ir didelis slėgis. Vulkaninės daugiausia siejamos su žemės mantijos degazacija( į mantiją dujos patenka iš besilydančių uolienų, dalis jų- giluminės kilmės, atsiradusios susidarant žemei). Biocheminės išsiskiria arčiausiai paviršiaus esančioje žemės plutos dalyje dėl organizmų gyvybinės veiklos, jiems skaidant ir perdirbant organines ir kai kurias mineralines medžiagas. Radiogeninių išsiskiria savaime skylantys radioaktyvieji cheminiai elementai ir radioaktyviosios spinduliuotės paveiktos kitos medžiagos. Atmosferinės yra iš atmosferos į žemės gelmes prasiskverbusios dujos.
Žemės plutoje pasitaiko kosmetinės kilmės, branduolinių reakcijų ir kitokių. Į žemės paviršių gamtinės dujos veržiasi uolienų poras, plyšius, gręžinius, šachtas, su požeminio vandens ištakomis, t.p. iš geizerių, purvo vulkanų, ugnikalnių(su lava arba ugnikalnių šlaituose bei apylinkėse- fumarolių, hidrotermų pavidalu).
Naudojimas: degant gamtinėms dujoms, išsiskirai daug šilumos, todėl jos naudojamos kaip pigus ir energetiškai efektyvus kuras katilinėse, aukštakrosnėse, Marteno bei stiklo virimo krosnyse ir t.t.
Paplitimas gamtoje: mūsų planetoje yra didelės gamtinių dujų atsargos. Didžiausi šio vertingo kuro bei žaliavos telkiniai yra Olandijoje, Šiaurės jūroje, JAV, Alžyre, Irane, Vakarų Sibire, Volgos- Uralo baseine, Ukrainoje, Šiaurės Kaukaze, Vidurinėje Azijoje, Jamalo pusiasalyje.
Lietuvoje (daugiausia metano) yra pelkių, ežerų, senvagių dumblingose nuosėduose, durpynuose; giliau slūgsančiame požeminiame vandenyje jų aptikta 25-150cm3/l (vyrauja azotas).

Referatas

Gamtiniai angliavandenilių šaltiniai ir jų perdirbimas

Panaudota literatūra:

1. R.Pejėda, E.Ramanauskas, E.Jasinskienė ,,Bendroji chemija‘‘
2.L.Jasinskas, R.Adomas, N.Raguolienė ,,Organinė chemija‘‘
3.Lietuvos tarybinė enciklopedija
4.Internetas http://www.nafta.lt

Leave a Comment