Тема 3. ПОЧАТКОВІ ПОНЯТТЯ ПРО ОРГАНІЧНІ СПОЛУКИ

§ 29. Природні джерела вуглеводнів

Контрольні запитання (с. 170)

334. Нафта, природний газ і кам’яне вугілля.

335. Метод перегонки (дистиляції або ректифікації) нафти ґрунтується на тому, що різні речовини у складі нафти киплять за різних температур.

336. Фракції нафти і їх застосування:

- газова фракція - паливо;

- бензин - автомобільне пальне;

-лігроїн—паливо, сировина для синтезу;

- гас - авіаційний бензин;

- газойль - дизельне пальне;

- важкий газойль (мазут) - паливо для теплоелектростанцій;

- важкий мазут - виробництво асфальту, бітуму, парафіну, мастильних матеріалів; паливо для котелень. Найціннішою фракцією нафти є бензин.

337. Різняться числом атомів Карбону в молекулах: газова фракція містить вуглеводі з 1-4 атомами Карбону в молекулі, бензин - з 5-10 атомами, лігроїн - з 6-12, гас-з 10-16, газойль - з 13-25, мазут - з 26-30, важкий мазут - містить 30 атомів Карбону в молекулі.

338. Використання природного газу:

- добування ненасичених вуглеводнів (етилену і ацетилену);

- добування синтез-газу (суміші СО та Н₂);

- сировина для виготовлення пластмас, каучука, спирту, органічних кислот та ін.

339. Продукти коксування кам’яного вугілля: кокс і кам’яновугільна смола.

340. Для того, щоб не було горіння.

341. У складі вугілля є негорючі домішки, які під час горіння перетворюються на шлаки. Також у складі вугілля є невеликі кількості сполук Сульфуру й Нітрогену, під час згоряння яких утворюються оксиди, що забруднюють атмосферу. Натомість при згорянні природного газу не утворюються ані зола, ані отруйний чадний газ. Таким чином, природний газ є екологічно чистим паливом.

342. Продукти переробки природного газу: синтез-газ та ненасичені вуглеводні. Продукти переробки кам’яного вугілля: кокс та кам’яновугільна смола.

Завдання для засвоєння матеріалу (с. 171)

343.

344. Ректифікація - це розділення складної суміші на окремі компоненти, з різними температурами кипіння. Це фізичний процес. Натомість крекінг - це хімічний розклад складної високомолекулярної сполуки на більш прості, з меншою молекулярною масою. Це хімічний процес.

345. Оскільки вміст вуглеводнів з 5-10 атомами Карбону в молекулі в нафті складає до 20%.

346. Схема перегонки нафти (за мал. 29.2):

1) Першим відокремлюється вуглеводневий газ, який виводиться з установок у газоподібному і рідкому вигляді.

2) Другою - бензинова фракція, яка википає в межах 50-150 °С.

3) Далі - гасова фракція, яка википає в межах 150-200 °С.

4) Наступною - дизельна фракція (газойль), яка википає в межах 200-300 °С.

5) Потім - мазут, який википає вище 300-370 °С.

6) Далі настає черга вакуумних дистилятів (вакуумних газойлів), які википають у межах 370-400 °С.

7) Останнім є гудрон - залишок атмосферно-вакуумної перегонки нафти, який википає при температурі вище 500 °С.

350. Карбон(ІІ) оксид СО - через неповне згоряння палива (згоряння в умовах нестачі кисню). Нітроген(ІV) оксид NO₂ - через згоряння нітрогеновмісних компонентів палива.

351. За умовою вихідна суміш має об’єм: 3000 мл повітря + 40 мл октану = 3040 мл.

Складаємо рівняння реакції:

Визначаємо об’єм кисню в повітрі:

За рівнянням реакції для повного згоряння об’єми випарів октану та кисню мають співвідноситись як 2 : 25. Тобто для згоряння 40 мл октану потрібно:

Отже, 600 мл - 500 мл = 100 мл кисню залишаться невикористаними в кінцевій суміші.

За рівнянням реакції співвідношення об’ємів октану, що згорів, та продуктів реакції — вуглекислого газу та парів води - становлять 2 : 16 : 18, або 1 : 8 : 9. Обчислюємо об’єми вуглекислого газу і води, що утворяться:

Кінцева суміш має об’єм: 3040 мл - 500 мл кисню - 40 мл октану + 320 мл вуглекислого газу + 360 мл водяної пари = 3180 мл.

Обчислюємо, у скільки разів об’єм суміші збільшився:

352. Через різну здатність до випаровування речовин з більшою та меншою молекулярною масою за різної температури. В країнах з холодним кліматом бензин містить більше летких фракцій. Це дозволяє здійснити пуск навіть холодного двигуна.

353. Шляхи раціонального використання природних вуглеводнів:

- запобігти втратам і забрудненню середовища під час добування, транспортування і переробки;

- створення економних двигунів внутрішнього згоряння (оптимально — перехід на електродвигуни);

- модернізація комунального господарства;

- вторинна переробка виробів з вуглеводневої сировини;

- збільшення частки менш енергоємних галузей, розвиток нових технологій;

- розвиток атомної енергетики;

- перехід на інші екологічно чисті джерела енергії (із застосуванням енергії вітру, води, сонячної енергії тощо).

354. Зараз це неможливо. Оскільки продукти переробки кам’яного вугілля,

355. Вугільні басейни:

- Донецький кам’яновугільний - у районі Донецької складчастості; S ≈ 50 тис. км²; 120 пластів досягають робочої потужності в 0,6 м, максимально - до 1,2-1,5 м; промислові запаси вугілля оцінюються в 109 млрд. т.;

- Львівсько-Волинський кам’яновугільний - у районі Галицько-Волинського прогину; S ≈ 10 тис. км²; глибини залягання пластів від 300 до 900 м, максимальна потужність 2,8 м; промислові запаси вугілля оцінюються в 1 млрд. т.

- Дніпровський буровугільний - приурочений до осадового чохла Українського щита; S ≈ 150 тис. км²; загальні запаси конденційного вугілля оцінюються приблизно в 4 млрд. т; глибини залягання пластів від 10-60 м до 120-150 м; потужність пластів від 1,5 до 12 м.

Нафтогазоносні райони:

- Дніпровсько-Донецький - у межах Дніпровсько-Донецької западини; понад 140 родовищ нафти, нафто-газоконденсату, газу і конденсату (Шебелинське, Гнідинцівське, Леляківське), які поступово змінюються з північного заходу на південний схід; сировина якісна, газ переважно метановий (98,5 %), нафти малопарафінисті з умістом сірки до 1 %; продуктивні горизонти - на глибинах 360-6 000 м.

- Карпатський - у межах Передкарпатського, Закарпатського прогинів, Карпатської складчастої споруди; найстаріший в Європі район нафтовидобування; багато родовищ вичерпані.

- Причорноморсько-Кримський - у межах Причорноморського прогину; маловивчений; поклади на глибинах від 200 до 5000 м, на суші та в шельфовій зоні (Голіцинське).

Інші паливні ресурси:

- горючі сланці - у межах Українського щита (Бовтиське), Дніпровсько-Донецької западини, смугою вздовж східного схилу Карпат; використовуються для отримання смол; наявні запаси майже не використовуються.

- торф - у заболочених районах на півночі і заході країни; запаси становлять близько 2,5 млрд. т; використовується як паливо для місцевих потреб, сировина для органічних добрив; видобуток незначний.

Підприємства з переробки цих корисних копалин розташовані з урахуванням розміщення родовищ - для зменшення витрат на транспортування сировини. Приклади найбільших переробних підприємств галузі та їхнє розташування:

- Кременчуцький НПЗ (Полтавська обл.);

- Лисичанський НПЗ (Луганська обл.);

- Херсонський НПЗ (Херсонська обл.);

- Нафтопереробний комплекс «Галичина» (Львівська обл.);

- Одеський НПЗ (Одеська обл.);

-Нафтохімік Прикарпаття (Івано-Франківська обл.).