Алена Титаренко - Шпаргалка по органической химии
Применение и получение гомологов бензола.
1. Гомологи бензола используются в качестве растворителей.
2. Также гомологи бензола используются для производства красителей, лекарств, взрывчатых, душистых веществ и т. д.
31. Природный и попутный нефтяной газ
Особенности природного газа.
1. Основная составная часть природного газа – метан.
2. Кроме метана, в природном газе присутствуют этан, пропан, бутан.
3. Обычно чем выше молекулярная масса углеводорода, тем меньше его содержится в природном газе.
4. Состав природного газа различных месторождений неодинаков. Средний состав его (в процентах по объему) следующий: а) СН4 – 80–97; б) С2Н6 – 0,5–4,0; в) С3Н8 – 0,2–1,5.
5. В качестве горючего природный газ имеет большие преимущества перед твердым и жидким топливом.
6. Теплота сгорания его значительно выше, при сжигании он не оставляет золы.
7. Продукты сгорания значительно более чистые в экологическом отношении.
8. Природный газ широко используется на тепловых электростанциях, в заводских котельных установках, различных промышленных печах.
Способы применения природного газа
1. Сжигание природного газа в доменных печах позволяет сократить расход кокса, снизить содержание серы в чугуне и значительно повысить производительность печи.
2. Использование природного газа в домашнем хозяйстве.
3. В настоящее время он начинает применяться в автотранспорте (в баллонах под высоким давлением), что позволяет экономить бензин, снижать износ двигателя и благодаря более полному сгоранию топлива сохранять чистоту воздушного бассейна.
4. Природный газ – важный источник сырья для химической промышленности, и роль его в этом отношении будет возрастать.
5. Из метана получают водород, ацетилен, сажу.
Попутный нефтяной газ (особенности):
1) попутный нефтяной газ по своему происхождению тоже является природным газом; 2) особое название он получил потому, что находится в залежах вместе с нефтью – он растворен в ней и находится над нефтью, образуя газовую «шапку»; 3) при извлечении нефти на поверхность он вследствие резкого падения давления отделяется от нее.
Способы применения попутного нефтяного газа.
1. Прежде попутный газ не находил применения и тут же на промысле сжигался.
2. В настоящее время его все в большей степени улавливают, так как он, как и природный газ, представляет собой хорошее топливо и ценное химическое сырье.
3. Возможности использования попутного газа даже значительно шире, чем природного; наряду с метаном в нем содержатся значительные количества других углеводородов: этана, пропана, бутана, пентана.
32. Нефть и ее переработка
В промышленности получают нужные народному хозяйству нефтепродукты.
Природная нефть всегда содержит воду, минеральные соли и разного рода механические примеси.
Поэтому, прежде чем поступить на переработку, природная нефть подвергается обезвоживанию, обессоливанию и ряду других предварительных операций.
Особенности перегонки нефти.
1. Способ получения нефтепродуктов путем отгонки из нефти одной фракции за другой подобно тому, как это осуществляется в лаборатории, для промышленных условий неприемлем.
2. Он очень непроизводителен, требует больших затрат и не обеспечивает достаточно четкого распределения углеводородов по фракциям в соответствии с их молекулярной массой.
Всех этих недостатков лишен способ перегонки нефти на непрерывно действующих трубчатых установках:
1) установка состоит из трубчатой печи для нагревания нефти и ректификационной колонны, где нефть разделяется на фракции (дистилляты) – отдельные смеси углеводородов в соответствии с их температурами кипения – бензин, лигроин, керосин и т. д.;
2) в трубчатой печи расположен в виде змеевика длинный трубопровод;
3) печь обогревается горящим мазутом или газом;
4) по трубопроводу непрерывно подается нефть, в нем она нагревается до 320–350 °C и в виде смеси жидкости и паров поступает в ректификационную колонну.
Особенности ректификационной колонны.
1. Ректификационная колонна – стальной цилиндрический аппарат высотой около 40 м.
2. Она имеет внутри несколько десятков горизонтальных перегородок с отверстиями, так называемых тарелок.
3. Пары нефти, поступая в колонну, поднимаются вверх и проходят через отверстия в тарелках.
4. Постепенно охлаждаясь при своем движении вверх, они сжижаются на тех или иных тарелках в зависимости от температур кипения.
5. Углеводороды менее летучие сжижаются уже на первых тарелках, образуя газойлевую фракцию, более летучие углеводороды собираются выше и образуют керосиновую фракцию, еще выше собирается лигроиновая фракция, наиболее летучие углеводороды выходят в виде паров из колонны и образуют бензин.
6. Часть бензина подается обратно в колонну для орошения, что способствует охлаждению и конденсации поднимающихся паров.
7. Жидкая часть нефти, поступающей в колонну, стекает по тарелкам вниз, образуя мазут.
Чтобы облегчить испарение летучих углеводородов, задерживающихся в мазуте, снизу навстречу стекающему мазуту подают перегретый пар.
8. Образующиеся фракции на определенных уровнях выводятся из колонны.
Далее они подвергаются очистке от примесей при помощи серной кислоты, щелочи и другими способами.
33. Нефть и нефтепродукты
Физические свойства и состав нефти.
Нефть – маслянистая горючая жидкость обычно темного цвета со своеобразным запахом; она немного легче воды и в воде не растворяется.
Особенности опыта, которые позволяют убедиться, что нефть – это смесь углеводородов.
1. Если нагревать ее в приборе, то можно заметить, что перегоняется она не при определенной температуре, что характерно для индивидуальных веществ, а в широком интервале температур.
2. Сначала при умеренном нагревании перегоняются преимущественно вещества с небольшой молекулярной массой, обладающие более низкой температурой кипения, затем при более высокой температуре начинают перегоняться вещества с большей молекулярной массой.
3. Состав нефтей неодинаков.
Но все они обычно содержат три вида углеводородов – парафины (преимущественно нормального строения), циклопарафины (нафтены) и ароматические, хотя соотношение этих углеводородов в нефтях различных месторождений бывает разное.
Например, нефть Мангышлака богата предельными углеводородами, нефть в районе Баку – циклопарафинами.
4. Помимо углеводородов, в меньших количествах в нефти содержатся органические соединения, в состав которых входят кислород, азот, сера и другие элементы. Имеются и высокомолекулярные соединения в виде смол и асфальтовых веществ.
5. Всего нефть содержит сотни различных соединений.
Нефтепродукты и их применение.
1. Так как нефть – смесь углеводородов различной молекулярной массы, имеющих разные температуры кипения, то перегонкой ее разделяют на отдельные фракции (дистилляты), из которых получают бензин, содержащий углеводороды, кипящие в интервале от 40 до 200 °C; лигроин, содержащий углеводороды с температурой кипения от 150 до 250 °C; керосин, включающий углеводороды C12—C18 с температурой кипения от 180 до 300 °C, и далее – газойль.
Это так называемые светлые нефтепродукты.
2. Бензин применяется в качестве горючего для автомашин и самолетов с поршневыми двигателями.
3. Он используется также как растворитель масел, каучука, для очистки тканей и т. д.
4. Лигроин является горючим для тракторов.
5. Керосин – горючее для тракторов, реактивных самолетов и ракет.
Газойль («солярка») используется в качестве горючего для дизелей.
После отгонки из нефти светлых продуктов остается вязкая черная жидкость – мазут. Из него путем дополнительной перегонки получают смазочные масла: автотракторные, авиационные, дизельные и др.
6. Кроме переработки на смазочные масла, мазут подвергается химической переработке на бензин, а также применяется как жидкое топливо в котельных установках.
34. Крекинг нефтепродуктов
Крекинг нефтепродуктов представляет собой дополнительный источник получения бензина.
Если крупные молекулы углеводородов при сильном нагревании разлагаются на более мелкие, значит, таким путем могут быть получены молекулы, отвечающие бензиновой фракции.
Опыт этого явления.
1. В нагреваемую на сильном пламени железную трубку впускаются из воронки по каплям керосин или смазочное масло.
2. Вскоре в U-образной трубке будет собираться жидкость.
3. В цилиндре над водой собирается газ.
4. Это признак того, что в трубке идет химическая реакция.
5. Такой вывод может быть подтвержден и испытанием полученных продуктов.
