Нафта. Склад, властивості. Продукти перегонки нафти, їх застосування. Детонаційна стійкість бензину



УРОК 9

Тема. Нафта. Склад, властивості. Продукти перегонки нафти, їх застосування. Детонаційна стійкість бензину

Цілі: вивчити склад, фізичні властивості нафти, ознайомитися з процесами переробки й продуктами перегонки нафти, їх застосуванням, з характеристикою бензину – детонаційною стійкістю.

Обладнання: таблиці “Перегонка нафти в лабораторії”, “Схема трубчатої установки для безперервної перегонки нафти”, ППЗ “Органічна хімія”.

Тип уроку: ВНМ(Д), семінар.

Форми проведення: корегувальна, навчальна, контрольна

частини.

ХІД УРОКУ

I. Організація класу

II. Оголошення теми й мети уроку

III. Семінар

1. Корегувальна частина

1) Який склад має природний газ?

2) Назвіть переваги застосування природного газу.

3) Що таке супутній нафтовий газ?

4) У чому відмінність складу супутнього газу від природного?

5) На які суміші розділяють супутній газ і де їх застосовують?

6) Які неорганічні й органічні речовини можна добувати з природного та супутнього газів?

2. Навчальна частина Робота в групах

Учні сідають групами й опрацьовують питання семінару:

1) Склад і фізичні властивості нафти.

2)

Перегонка нафти.

3) Нафтопродукти та їх застосування.

4) Крекінг та його види.

5) Детонаційна стійкість бензину.

Проблемні питання

Чому чим вище марка бензину, тим краща його якість?

У чому суть процесів виробництва бензину?

3. Контрольна частина семінару

Проводиться не у звичайній формі – контролю знань, а шляхом обміну інформацією між групами. Учитель є координатором роботи груп і корегує їх доповіді.

IV. Підбиття підсумків уроку

Підбиваємо підсумки уроку та відповідаємо на проблемні питання.

V. Домашнє завдання

Додатки

Матеріал до уроку

1. Склад і фізичні властивості нафти

Нафта – масляниста рідина темно-бурого або майже чорного кольору з характерним запахом. Вона легша за воду (густина 0,73-0,97 г/см3), у воді практично нерозчинна.

За складом нафта – складна суміш вуглеводнів різної молекулярної маси, головним чином рідких (у них розчинені тверді й газоподібні вуглеводні). Зазвичай це вуглеводні парафінові, ароматичні, циклоалкани, співвідношення яких у нафтах різних родовищ змінюється в широких межах. Крім вуглеводнів, нафта містить оксигено-, сульфуро – і нітрогеновмісні органічні сполуки.

Залежно від переважного вмісту вуглеводнів того чи іншого класу розрізняють такі основні види нафти:

1) метанова нафта, яка складається переважно з нерозгалуже – них алканів;

2) нафтенова нафта, яка складається, в основному, з циклічних неароматичних вуглеводнів циклоалканів або нафтенів;

3) змішана нафта, яка включає суміш алканів, нафтенів і ароматичних вуглеводнів. Змішана нафта трапляється найчастіше.

Іноді нафту класифікують за фізичними властивостями, наприклад на легку нафту густиною менше 0,9 г/мл і більш важку нафту. Усі види нафти мають домішки нітрогено – й сульфуровмісних органічних сполук.

Сира нафта зазвичай не застосовується. Для одержання з нафти технічно цінних продуктів її піддають переробці.

2. Перегонка нафти

Первинна переробка нафти полягає в її перегонці. Перегонку здійснюють на нафтопереробних заводах після відділення з нафти супутніх газів. У процесі перегонки нафти одержують світлі нафтопродукти:

– бензин (tкип – від 40 до 150-200 °С);

– лігроїн (tкип – 120-240 °С);

– гас (tкип – 150-300 °С);

– газойль – солярове масло (tкип вища від 300 °С).

У залишку – в’язка чорна рідина – мазут.

Мазут піддають подальшій переробці. Його переганяють під зменшеним тиском (щоби попередити розкладання) і виділяють мастила:

– веретенне;

– машинне;

– циліндрове та ін.

З мазуту деяких сортів нафти виділяють вазелін і парафін. Залишок мазуту після відгону називають нафтовим пеком, або гудроном.

Нафта. Склад, властивості. Продукти перегонки нафти, їх застосування. Детонаційна стійкість бензину

Схема трубчастої установки для безперервної перегонки нафти

3. Нафтопродукти та їх застосування

Продукти первинної перегонки нафти мають різне застосування.

– Бензин у великих кількостях використовують як авіаційне й автомобільне пальне. Він складається зазвичай з вуглеводнів, що містять у молекулах у середньому від п’яти до дев’яти атомів Карбону.

– Лігроїн є пальним для дизельних двигунів, а також розчинником у лакофарбовій промисловості. Велику кількість його переробляють на бензин.

– Гас застосовують як пальне для реактивних і тракторних двигунів, а також для побутових потреб. Він складається з вуглеводнів, що містять у молекулах у середньому від 9 до 16 атомів Карбону.

– Газойль – використовують як моторне пальне.

– Мазут, крім переробки на мастила й бензин, використовують як котельне рідке пальне.

Застосування продуктів переробки мазуту

– Вазелін використовують у медицині. Він складається із суміші рідких і твердих вуглеводнів.

– Парафін застосовують для одержання вищих карбонових кислот, для просочення деревини у виробництві сірників і олівців, для виготовлення свічок, гуталіну і т. д. Він складається із суміші твердих вуглеводнів.

– Мастила, які виділяються під час перегонки мазуту, називають мінеральними (нафтовими) маслами, на відміну від синтетичних масел, які одержують штучно (хоча всі масла є сумішами органічних сполук).

– Гудрон – нелетка темна маса, після часткового окиснення його застосовують для одержання асфальту.

4. Крекінг та його види

Крекінг нафтопродуктів полягає в розщепленні довгих молекул вуглеводнів, що входять у висококиплячі фракції, на більш короткі молекули легких низькокиплячих продуктів.

Первинна пряма перегонка нафти дає порівняно мало бензину – 4-25% з різних нафт. Збільшення виходу бензину досягається застосуванням вторинної переробки більш важких нафтових фракцій, а також мазуту з допомогою методів деструкції, що дозволяє підвищити вихід бензину в кілька разів.

Залежно від виду сировини й необхідної якості одержуваної продукції в нафтопереробній промисловості застосовують різні технологічні способи переробки сировини.

Без застосування каталізаторів: термічний крекінг у рідкій і паровій фазах, піроліз, коксування, окисний крекінг і окисний піроліз.

Із застосуванням каталізаторів: каталітичний крекінг, гідрогенізаційний крекінг (деструктивна гідрогенізація), каталітична ароматизація (дегідрогенізаційний крекінг).

Нафта. Склад, властивості. Продукти перегонки нафти, їх застосування. Детонаційна стійкість бензину

У його основі лежать процеси перетворення вуглеводнів, що входять до складу нафти чи нафтопродуктів, під впливом нагрівання до температур 400-700 °С і вище й за різного тиску. У результаті одержують газоподібні, рідкі та тверді продукти.

Термічний крекінг здійснюється у двох основних варіантах: у рідкій (тиск 2-7 МПа, температура 450-500 °С) і в паровій (тиск 0,2-0,5 МПа, температура 550-600 °С) фазах. У разі рідкофазного крекінгу більший вихід бензину й менше газу, ніж під час парофазного.

Сировиною для крекінгу є різні фракції: газойль, солярка, гас, мазут, гудрон, а також бензин прямої перегонки нафти. Різні види сировини доцільно піддавати крекінгу окремо, підбираючи для кожного процесу відповідні умови. Алкани крекуються легше за все й дають бензин з низькими октановими числами (55-60), за тієї ж глибини крекінгу нафтенів октанові числа бензину вище (60-70). Наприклад:

Нафта. Склад, властивості. Продукти перегонки нафти, їх застосування. Детонаційна стійкість бензину

Утворилася суміш насичених і ненасичених вуглеводнів, яка відповідає бензину. Речовини, що утворилися, частково можуть розкладатися далі:

Нафта. Склад, властивості. Продукти перегонки нафти, їх застосування. Детонаційна стійкість бензину

За глибоких форм крекінгу одержувані продукти сильно ароматизовані. Вихід крекінг-бензинів, залежно від виду сировини й режиму роботи установок, змінюється від 25 до 70 %.

Каталітичний крекінг на алюмосилікатних каталізаторах – один із найбільш багатотоннажних процесів у нафтопереробній промисловості. Метою процесу є одержання високооктанового бензину з вакуумних дистилятів різних нафт, що википають у межах 300-500 °С.

Каталітичний крекінг проводять за температури 450-530 °С під тиском, близьким до атмосферного (0,07-0,3 МПа). Реактори мають забезпечувати можливість постійного відводу каталізатора на регенерацію, тому використовують реактори з рухомим чи киплячим шаром каталізатора.

Крім високооктанового бензину на установках каталітичного крекінгу отримують також вуглеводневий газ, легкі й важкі газойлі. Кількість та якість продуктів залежить від характеристики переробної сировини, каталізатора, а також режиму процесу.

5. Детонаційна стійкість бензину. Октанове число Основною експлуатаційною властивістю бензинів є детонаційна стійкість. Детонаційна стійкість – здатність бензину згоряти без вибуху у двигуні з іскровим запалюванням. Чим вище октанове число, тим більш стійкий бензин перед детонацією й тим кращі експлуатаційні якості він має.

Детонація – це процес дуже швидкого, вибухового згоряння робочої суміші. Детонація приводить до прогоряння поршнів і випускних клапанів. Зовнішні ознаки детонації – характерний металевий стукіт і вібрація, чорний колір відпрацьованих газів (дим), нерівна робота двигуна.

Детонація пального в моторах пояснюється нерівномірністю процесу його згоряння й залежить від якості бензину. Мірою детонаційної стійкості пального є октанове число (ОЧ).

Октанове число дорівнює вмісту (в об’ємних %) ізооктану (ОЧ = 100) в його еталонній суміші з н-гептаном (ОЧ = 0), за якого ця суміш має однакові антидетонаційні властивості з пальним, що випробовують. Отже, октанове число (ОЧ) – умовний показник, що характеризує здатність палива забезпечити бездетонаційну роботу двигунів із примусовим запаленням. Октанове число бензину підвищується шляхом додавання до бензину високооктанових компонентів або присадок-антидетонаторів.


1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (No Ratings Yet)
Loading...


При відніманні степені.
Ви зараз читаєте: Нафта. Склад, властивості. Продукти перегонки нафти, їх застосування. Детонаційна стійкість бензину