1. Состав природного газа

Около 90% энер­гии, по­треб­ля­е­мой со­вре­мен­ной ци­ви­ли­за­ци­ей, об­ра­зу­ет­ся при сжи­га­нии при­род­ных го­рю­чих ис­ко­па­е­мых – при­род­но­го газа, нефти и ка­мен­но­го угля.

 Рос­сия – стра­на, бо­га­тая за­па­са­ми при­род­ных го­рю­чих ис­ко­па­е­мых. Боль­шие за­па­сы нефти и при­род­но­го газа есть в За­пад­ной Си­би­ри и При­ура­лье. Ка­мен­ный уголь до­бы­ва­ют в Куз­нец­ком, Юж­но-Якут­ском бас­сей­нах и дру­гих ре­ги­о­нах.

При­род­ный газ со­сто­ит в сред­нем по объ­е­му на 95% из ме­та­на.

Кроме ме­та­на, в при­род­ном газе раз­ных ме­сто­рож­де­ний со­дер­жат­ся азот, уг­ле­кис­лый газ, гелий, се­ро­во­до­род, а также дру­гие лег­кие ал­ка­ны – этан, про­пан и бу­та­ны.

При­род­ный газ до­бы­ва­ют из под­зем­ных ме­сто­рож­де­ний, где он на­хо­дит­ся под боль­шим дав­ле­ни­ем. Метан и дру­гие уг­ле­во­до­ро­ды об­ра­зу­ют­ся из ор­га­ни­че­ских ве­ществ рас­ти­тель­но­го и жи­вот­но­го про­ис­хож­де­ния при их раз­ло­же­нии без до­сту­па воз­ду­ха. Метан об­ра­зу­ет­ся по­сто­ян­но и в на­сто­я­щее время в ре­зуль­та­те де­я­тель­но­сти мик­ро­ор­га­низ­мов.

Метан об­на­ру­жен на пла­не­тах Сол­неч­ной си­сте­мы и их спут­ни­ках.

Чи­стый метан не имеет за­па­ха. Од­на­ко ис­поль­зу­е­мый в быту газ имеет ха­рак­тер­ный непри­ят­ный запах. Так пах­нут спе­ци­аль­ные до­бав­ки – мер­кап­та­ны. Запах мер­кап­та­нов поз­во­ля­ет во­вре­мя об­на­ру­жить утеч­ку бы­то­во­го газа. Смеси ме­та­на с воз­ду­хом взры­во­опас­ны в ши­ро­ком диа­па­зоне со­от­но­ше­ний – от 5 до 15% газа по объ­е­му. По­это­му при ощу­ще­нии за­па­ха газа в по­ме­ще­нии нель­зя не толь­ко за­жи­гать огонь, но и поль­зо­вать­ся элек­три­че­ски­ми вы­клю­ча­те­ля­ми. Ма­лей­шая искра спо­соб­на вы­звать взрыв.

Рис. 1. Нефть раз­ных ме­сто­рож­де­ний

2. Попутный нефтяной газ

Нефть – гу­стая жид­кость, по­хо­жая на масло. Цвет ее – от свет­ло-жел­той до ко­рич­не­вой и чер­ной.

Рис. 2. Ме­сто­рож­де­ния нефти

Нефть раз­ных ме­сто­рож­де­ний силь­но раз­ли­ча­ет­ся по со­ста­ву. Рис. 1. Ос­нов­ная часть нефти – уг­ле­во­до­ро­ды, со­дер­жа­щие 5 и более ато­мов уг­ле­ро­да. В ос­нов­ном, эти уг­ле­во­до­ро­ды от­но­сят­ся к пре­дель­ным, т.е. ал­ка­нам. Рис. 2.

В со­став нефти вхо­дят также ор­га­ни­че­ские со­еди­не­ния, со­дер­жа­щие серу, кис­ло­род, азот. Нефть со­дер­жит воду и неор­га­ни­че­ские при­ме­си.

В нефти рас­тво­ре­ны газы, ко­то­рые вы­де­ля­ют­ся при ее до­бы­че – неф­тя­ные по­пут­ные газы. Это метан, этан, про­пан, бу­та­ны с при­ме­ся­ми азота, уг­ле­кис­ло­го газа и се­ро­во­до­ро­да.

3. Каменный уголь

Ка­мен­ный уголь, как и нефть, пред­став­ля­ет собой слож­ную смесь. На долю уг­ле­ро­да в нем при­хо­дит­ся 80-90%. Осталь­ное – во­до­род, кис­ло­род, сера, азот и неко­то­рые дру­гие эле­мен­ты. В буром угле доля уг­ле­ро­да и ор­га­ни­че­ских ве­ществ ниже, чем в ка­мен­ном. Еще мень­ше ор­га­ни­ки в го­рю­чих слан­цах.

В про­мыш­лен­но­сти ка­мен­ный уголь на­гре­ва­ют до 900-1100⁰С без до­сту­па воз­ду­ха. Этот про­цесс на­зы­ва­ет­ся кок­со­ва­ни­ем. В ре­зуль­та­те по­лу­ча­ет­ся необ­хо­ди­мый для ме­тал­лур­гии кокс с вы­со­ким со­дер­жа­ни­ем уг­ле­ро­да, кок­со­вый газ и ка­мен­но­уголь­ная смола. Из газа и смолы вы­де­ля­ют много ор­га­ни­че­ских ве­ществ. Рис. 3.

Рис. 3. Устрой­ство кок­со­вой печи

4. Продукты переработки нефти

При­род­ный газ и нефть яв­ля­ют­ся важ­ней­ши­ми ис­точ­ни­ка­ми сырья для хи­ми­че­ской про­мыш­лен­но­сти. Нефть в том виде, как ее до­бы­ва­ют, или «сырую нефть», труд­но ис­поль­зо­вать даже в ка­че­стве топ­ли­ва. По­это­му сырую нефть раз­де­ля­ют на фрак­ции (от англ. «fraction» – «часть»), ис­поль­зуя раз­ли­чия в тем­пе­ра­ту­рах ки­пе­ния со­став­ля­ю­щих ее ве­ществ.

Спо­соб раз­де­ле­ния нефти, ос­но­ван­ный на раз­ных тем­пе­ра­ту­рах ки­пе­ния со­став­ля­ю­щих ее уг­ле­во­до­ро­дов, на­зы­ва­ет­ся пе­ре­гон­кой или ди­стил­ля­ци­ей. Рис. 4.

Рис. 4. Про­дук­ты пе­ре­ра­бот­ки нефти

Фрак­цию, ко­то­рая пе­ре­го­ня­ет­ся при­мер­но от 50 до 180⁰С, на­зы­ва­ют бен­зи­ном.

Ке­ро­син кипит при тем­пе­ра­ту­рах 180–300⁰С.

Гу­стой чер­ный оста­ток, не со­дер­жа­щий лег­ко­ле­ту­чих ве­ществ, на­зы­ва­ет­ся ма­зу­том.

Су­ще­ству­ет и ряд про­ме­жу­точ­ных фрак­ций, ки­пя­щих в более узких диа­па­зо­нах – пет­ро­лей­ные эфиры (40–70⁰С и 70–100⁰С), уайт-спи­рит (149–204°С), а также га­зойль (200–500⁰С). Они ис­поль­зу­ют­ся в ка­че­стве рас­тво­ри­те­лей. Мазут можно пе­ре­гнать при по­ни­жен­ном дав­ле­нии, таким путем из него по­лу­ча­ют сма­зоч­ные масла и па­ра­фин. Твер­дый оста­ток от пе­ре­гон­ки ма­зу­та – ас­фальт. Его ис­поль­зу­ют для про­из­вод­ства до­рож­ных по­кры­тий.

Пе­ре­ра­бот­ка по­пут­ных неф­тя­ных газов яв­ля­ет­ся от­дель­ной от­рас­лью и поз­во­ля­ет по­лу­чить ряд цен­ных про­дук­тов.

Под­ве­де­ние итога

Вы изу­чи­ли тему «При­род­ные ис­точ­ни­ки уг­ле­во­до­ро­дов. Пе­ре­ра­бот­ка нефти». Более 90% всей энер­гии, по­треб­ля­е­мой че­ло­ве­че­ством в на­сто­я­щее время, до­бы­ва­ет­ся из ис­ко­па­е­мых при­род­ных ор­га­ни­че­ских со­еди­не­ний. Вы узна­ли о при­род­ных ис­ко­па­е­мых (при­род­ном газе, нефти, ка­мен­ном угле), о том, что про­ис­хо­дит с нефтью после ее до­бы­чи.