Сырая нефть представляет собой маслянистую жидкость, окраска которой может быть самой разнообразной – от темно-коричневой или зеленой до почти бесцветной. В ней содержится большое число алканов. Среди них есть неразветвленные алканы, разветвленные алканы и циклоалканы с числом атомов углерода от пяти до 40. Промышленное название этих циклоалканов-начтены. В сырой нефти, кроме того, содержится приблизительно 10% ароматических углеводородов, а также небольшое количество других соединений, содержащих серу, кислород и азот.

Рисунок 1 Природный газ и сырая нефть обнаруживаются в ловушках между слоями горных пород.
Уголь является древнейшим источником энергии, с которым знакомо человечество. Он представляет собой минерал, который образовался из растительного вещества в процессе метаморфизма. Метаморфическими называются горные породы, состав которых подвергся изменениям в условиях высоких давлений, а также высоких температур. Продуктом первой стадии в процессе образования угля является торф, который представляет собой разложившееся органическое вещество. Уголь образуется из торфа после того, как он покрывается осадочными породами. Эти осадочные породы называются перегруженными. Перегруженные осадки уменьшают содержание влаги в торфе.

Таблица 2Содержание углерода в некоторых видах топлива и их теплотворная способность

Уголь служит важным источником сырья для получения ароматических соединений.
Углеводороды встречаются в природе не только в горючих ископаемых, но также и в некоторых материалах биологического происхождения. Натуральный каучук является примером природного углеводородного полимера. Молекула каучука состоит из тысяч структурных единиц, представляющих собой метилбута-1,3-диен (изопрен); ее строение схематически показано на рис. 4. Метилбута- 1,3-диен имеет следующую структуру:

И в составе природного газа, и нефти, и торфа, и угля общим является наличие группы углеводорода.

2. Физические свойства нефти. Нефть представляет собой маслянистую жидкость обычно тёмного цвета со своеобразным запахом. Она немного легче воды и в воде не растворяется.

Рисунок 2. Геологический разрез нефтеносной местности.
Нефть залегает в земле, заполняя пустоты между частицами различных горных пород (рис. 2). Для добывания её бурят скважины (рис. 3). Если нефть богата газами, она под давлением их сама поднимается на поверхность, если же давление газов для этого недостаточно, в нефтяном пласту создают искусственное давление путём нагнетания туда газа, воздуха или воды (рис. 4).
Если нефть нагревать в приборе, изображённом на рисунке 4, то можно заметить, что она кипит и перегоняется не при постоянной температуре, что характерно для чистых веществ, а в широком интервале температур. Это значит, что нефть представляет собой не индивидуальное вещество, а смесь веществ. При нагревании нефти сначала перегоняются вещества с меньшим молекулярным весом, обладающие более низкой температурой кипения, затем температура смеси постепенно повышается, и начинают перегоняться вещества с большим молекулярным весом, имеющие более высокую температуру кипения, и т. д.

Рисунок 3 .Нефть поднимается под давлением нагнетаемой в пласт
В состав нефти входят главным образом углеводороды. Основную массу её составляют жидкие углеводороды, в них растворены газообразные и твёрдые углеводороды.

Рисунок 4. Перегонка нефти в лаборатории.
Состав нефти различных месторождений неодинаков. Грозненская и западноукраинская нефть состоят главным образом из предельных углеводородов. Бакинская нефть состоит преимущественно из циклических углеводородов - цикланов. Цикланы - это углеводороды, отличающиеся по своему строению от предельных тем, что содержат замкнутые цепи (циклы) углеродных атомов.

3 .Серьезная экологическая проблема - загрязнение нефтепродуктами вод Мирового океана. Нефтепродукты попадают в воду прежде всего при морских перевозках. При погрузке, разгрузке, чистке танкеров часть нефти теряется. Кроме того, случаются и аварии танкеров, при которых в море могут попасть десятки тысяч тонн нефти. По оценкам экологов, в Мировой океан попадает ежегодно около 10 млн. тонн нефти, которая растекается по поверхности воды, образуя тонкую радужную пленку. По данным спутниковой фотосьемки, такой пленкой покрыта уже треть поверхности Мирового океана. Из-за этой пленки нарушается контакт поверхности воды с воздухом, уменьшается содержание растворенного в воде кислорода, и гибнут обитатели морей и озер. Кроме того, пленка на поверхности воды замедляет испарение воды, и воздушные массы, проходя над водой, мало насыщаются водяными парами - нефтяная пленка мешает. То есть эти воздушные массы несут на континент меньше осадков, и тоненькая пленка на поверхности воды может изменить климат целых материков

4 . РЕКТИФИКАЦИЯ - разделение жидких многокомпонентных смесей на отдельные компоненты. Ректификация основана на многократной дистилляции.(ДИСТИЛЛЯЦИЯ - разделение многокомпонентных жидких смесей на отличающиеся по составу фракции; основано на различии в составах жидкости и образующегося из нее пара. Осуществляется путем частичного испарения жидкости и последующей конденсации пара. Полученный конденсат обогащен низкокипящими компонентами, остаток жидкой смеси - высококипящими).
Из сырой нефти прежде всего удаляют растворенные в ней примеси газов, подвергая ее простой перегонке. Затем нефть подвергают первичной перегонке, в результате чего ее разделяют на газовую, легкую и среднюю фракции и мазут. Дальнейшая фракционная перегонка легкой и средней фракций, а также вакуумная перегонка мазута приводит к образованию большого числа фракций. В табл. 4 указаны диапазоны температур кипения и состав различных фракций нефти
Таблица 3 Типичные фракции перегонки нефти

6 . Термический крекинг проводится при нагревании исходного сырья (мазута и др.) при температуре 450...550 °С и давлении 2...7 МПа. При этом молекулы углеводородов с большим числом атомов углерода расщепляются на молекулы с меньшим числом атомов как предельных, так и непредельных углеводородов. Таким способом получают главным образом автомобильный бензин. Выход его из нефти достигает 70%. Термический крекинг открыт русским инженером В.Г. Шуховым в 1891 г.
Каталитический крекинг производится в присутствии катализаторов (обычно алюмосиликатов) при 450 °С и атмосферном давлении. Этим способом получают авиационный бензин с выходом до 80%. Такому виду крекинга подвергается преимущественно керосиновая и газойлевая фракции нефти. При каталитическом крекинге наряду с реакциями расщепления протекают реакции изомеризации. В результате последних образуются предельные углеводороды с разветвленным углеродным скелетом молекул, что улучшает качество бензина.
Важным каталитическим процессом является ароматизация углеводородов, т. е. превращение парафинов и циклопарафинов в ароматические углеводороды. При нагревании тяжелых фракций нефтепродуктов в присутствии катализатора (платины или молибдена) углеводороды, содержащие 6...8 атомов углерода в молекуле, превращаются в ароматические углеводороды. Эти процессы протекают при риформинге (облагораживании бензинов).

Общее:
Реакция расщепления,при крекинг-процессах образуется большое количество газов (газы крекинга), которые содержат главным образом предельные и непредельные углеводороды. Эти газы используют в качестве сырья для химической промышленности.

Различия:
Получение разного рода бензина с разным процентным содержанием, в разных условиях,из неодинакового сырья.
7 .Газы нефтяные попутные - это углеводородные газы, которые сопутствуют нефти и выделяются из неё при сепарации.Газы нефтяные попутные содержат значительные количества этана, пропана, бутана и других предельных углеводородов. Кроме того, в газах нефтяных попутных присутствуют пары воды, а иногда и азот, углекислый газ, сероводород и редкие газы (гелий, аргон).
Перед подачей в магистральные газопроводы газ нефтяной попутный перерабатывают на так называемых газоперерабатывающих заводах, продукцией которых является газовый бензин, так называемый отбензиненный газ и углеводородные фракции, представляющие собой технически чистые углеводороды (этан, пропан, бутан, изобутан и др.) или их смеси.
Газовый бензин применяют как компонент автомобильных бензинов. Сжиженные газы (пропан-бутановая фракция) широко используют как моторное топливо для автотранспорта или как топливо для коммунально-бытовых нужд. Углеводородные фракции - ценное сырьё для химической и нефтехимической промышленности. Они широко используются для получения ацетилена. При окислении пропан-бутановой фракции образуются ацетальдегид, формальдегид, уксусная кислота, ацетон и др. продукты. Изобутан служит для производства высокооктановых компонентов моторных топлив, а также изобутилена - сырья для изготовления синтетического каучука. Дегидрированием изопентана получают изопрен - важный продукт при производстве синтетических каучуков.

СН 2 =СН 2 +Н 2 > СН 3 -СН 3

С 3 Н 6 +Сl 2 > СН 3 -СНСl-СН 3

С 2 Н 6 Сl-С 2 Н 6 Cl +2Nа> СН 3 -СН 2 -СН 2 -СН 3 +2NaCl

9.

10 .Кокс - серое, чуть серебристое, пористое и очень твердое вещество, более чем на 96% состоящее из углерода. Процесс получения- кокса в результате переработки природных топлив называется коксованием.
В наше время 10% добываемого в мире каменного угля превращают в кокс. Коксование проводят в камерах коксовой печи, обогреваемых снаружи горящим газом. При повышении температуры в каменном угле происходят разнообразные процессы. При 250 0 С из него испаряется влага, выделяются СО и СО 2 ; при 350 0 С уголь размягчается, переходит в тестообразное, пластическое состояние, из него выделяются углеводороды-газообразные и низкокипящие, а также азотистые и фосфористые соединения. Тяжелые углистые остатки спекаются при 500 0 С, давая полукокс. А при 700 0 С и выше полукокс теряет остаточные летучие вещества, главным образом водород, и превращается в кокс.
Важным источником промышленного получения ароматических углеводородов наряду с переработкой нефти является коксование каменного угля.
При нагревании угля без доступа воздуха до 900-1050 о С приводит к его термическому разложению с образованием летучих продуктов и твердого остатка-кокса.
Коксование угля - периодический процесс. Основные продукты: кокс-96-98% углерода; коксовый газ-60% водорода, 25% метана, 7% оксида углерода (II) и др. Побочные продукты: каменноугольная смола (бензол, толуол), аммиак (из коксового газа)и др.
Реакции, характерные для продуктов коксования каменного угля.
Кокс применяют для изготовления электродов, для фильтрования жидкостей и, самое главное, для восстановления железа из железных руд и концентратов в доменном процессе выплавки чугуна. В доменной печи кокс сгорает и образуется оксид углерода (IV):

С + 0 2 = СО 2 + Q,

который взаимодействует с раскаленным коксом с образованием оксида углерода (II):
С + СO 2 = 2CO - Q
Оксид углерода (II) и является восстановителем железа, причем сначала из оксида железа (III) образуется оксид железа (II, III), затем оксид железа (II) и, наконец, железо:

3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2 + Q

Fe 3 O 4 + CO = 3FeO + CO 2 – Q

FeO + CO = Fe + CO 2 + Q

МОУ ГИМНАЗИЯ №48

Реферат по химии на тему:

Природные источники углеводородов.

Челябинск 2003 г.
и т.д.................

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Углеводородное топливо его виды и значение

Углеводородные топлива - представляют собой смесь углеводородов.

Схема установки для определения фракционного состава топлива. Углеводородное топливо представляет собой жидкость сложного состава, состоящую из большого количества индивидуальных углеводородов. Такая жидкость не имеет определенной температуры кипения, процесс кипения происходит в некотором интервале температур. Характерными точками фракционного состава обычно считают температуру начала кипения, температуру выкипания 10, 50, 90 % объема топлива и температуру конца кипения.

Углеводородные топлива обладают свойством поглощать воду из воздуха и растворять ее. Растворимость воды в топливе невелика и зависит при прочих равных условиях от температуры и химического состава топлива. Наиболее гигроскопичными являются ароматические углеводороды и особенно бензол. Поэтому топлива, богатые ароматическими углеводородами, обладают повышенной гигроскопичностью.

Углеводородное топливо, поступающее при 260 С, подвергается крекингу при 500 С в псевдо ожженном слое; применяется технологическая схема реактор - регенератор.

Углеводородные топлива характеризуются высокой теплотой сгорания. Продуктами их полного сгорания являются, главным образом, двуокись углерода и вода. Лишь водород, бериллий и бор имеют большие теплоты сгорания, чем углеводороды. Однако При их использовании в качестве топлив возникают весьма сложные проблемы, которые здесь не рассматриваются. По эксплуатационным свойствам углеводороды как топлива отличаются значительными преимуществами.

Углеводородные топлива отличаются высокой скоростью и пол-нотой сгорания. Благодаря этому двигатель получает для своей работы тепловой заряд большой плотности в весьма короткий отрезок времени. При хорошо организованном процессе полнота сгорания углеводородных топлив достигает 98 % и более.

Углеводородные топлива мало различаются по количеству воздуха, теоретически необходимого для полного его сгорания - в пределах от 13 9 до 15 0 кг / кг топлива. Причем чем выше массовая теплота сгорания топлива (выше соотношение водорода к углероду), тем больше воздуха необходимо для его сгорания.

Углеводородные топлива обладают свойством поглощать воду из воздуха и растворять ее. Растворимость воды в топливе невелика и зависит при прочих равных условиях от температуры и химического состава топлива. Наиболее гигроскопичными являются ароматические углеводороды, и особенно, бензол. Поэтому топлива, богатые ароматическими углеводородами, обладают повышенной гигроскопичностью.

Углеводородное топливо, которое находится в газообразном состоянии при температуре от 15 С и атмосферном давлении.

Углеводородные топлива без добавок неуглеводородных соединений обладают высокой физической стабильностью.

Гигроскопичность углеводородов. Углеводородные топлива обладают свойством поглощать воду из воздуха и растворять ее.

Легкое углеводородное топливо, перевозимое в жидком виде, а используемое в газообразном, называют сжиженным газом. Он получает широкое применение в качестве топлива в городах и сельских районах.

Углеводородные топлива типа керосина и широкой бензино-лигроино-керосиновой фракции имеют близкие пределы устойчивого горения в двигателе.

Для углеводородных топлив отношение СР / НР определяется с учетом относительного содержания углерода и водорода в рабочей массе топлива.

Для углеводородных топлив это сближение в первом приближении (за исключением области, близкой к области максимальной концентрации инертного газа) происходит прямо пропорционально изменению концентрации инертного газа и в основном вследствие смещения верхнего предела.

Дымность продуктов сгорания Д топлива ТС-1 на выходе из камеры сгорания ГТД в зависимости от давления в камере Я (по данным К. Н. Ерастова. Расход углеводородов и топлива GT, сжигаемых без дымления, в зависимости от давления Р [ 140 ]. Склонность углеводородных топлив к дымлению характеризуется высотой некоптящего пламени, люминометрическим числом и определяется непосредственно при квалификационных испытаниях топлив на модельной камере сгорания.

Сравнение эффективности различных способов получения водорода. Для углеводородных топлив единственным ограничением является минимум производительности, при которой еще оправдывается сравнительная сложность конструкции установок. При этом первостепенный интерес представляют установки на жидких нефтепродуктах как наиболее универсальные.

Среди углеводородных топлив худшую фильтруемость при одинаковых условиях имеют дизельные топлива, наилучшую - бензины. На установке, моделирующей топливную систему летательных аппаратов, была исследована фильтруемость различных топлив.

Теплопроводность углеводородных топлив зависит от химического состава и температуры.

Теплопроводность углеводородных топлив зависит от их химического состава и при 0 С и атмосферном давлении лежит в пределах 0 115 - 0 125 Вт / (м - К), С повышением температуры теплопроводность топлив уменьшается; давление влияет незначительно. Наибольшую теплоемкость имеют алканы нормального строения. По мере увеличения разветвленности и роста отношения С: Н теплоемкость углеводородов падает. Высокую теплоемкость имеют спирты. При увеличении давления теплоемкость немного уменьшается.

Для углеводородных топлив (без присадки антидетонатора) замечено, что скорость сгорания изменяется пропорционально октановому числу.

Теплоемкость углеводородных топлив при 20 С и атмосферном давлении составляет 1 6 - 2 0 кДж / кг К.

Теплопроводность углеводородных топлив при 0 С и атмосферном давлении изменяется в пределах 0 115 - 0 125 Вт / м К.

Теплотворность углеводородных топлив колеблется в довольно узких пределах.

Фракции, получаемые при перегонке сырой нефти.

Источниками углеводородного топлива являются сырая нефть и природный газ. Месторождения нефти и газа обычно находятся рядом и имеются во многих странах мира.

Эра дешевого углеводородного топлива, обеспечившего небывалые темпы экономического роста промышленно развитых государств, ушла в прошлое безвозвратно.

В углеводородных топливах, при их хранении, происходят химические изменения в основном за счет окисления и дальнейших превращений наиболее нестойких углеводородов. При этом образуются продукты окисления смолистого характера и топлива становятся непригодными к применению на двигателях.

Высшая теплота сгорания некоторых элементов. Теплота сгорания углеводородных топлив зависит от химического состава и строения индивидуальных углеводородов, входящих в состав топлива, и для углеводородов различных групп находится в пределах 9500 - 10 500 ккал / кг. В табл. 4 приведены значения теплоты сгорания на единицу массы и объема для элементов, обладающих наибольшей теплотой сгорания по сравнению с остальными элементами периодической системы.

Теплота сгорания углеводородных топлив может быть рассчитана по различным эмпирическим формулам.

Зависимость пределов устойчивости горения от химического состава углеводородов. При сгорании углеводородных топлив наблюдается выделение дисперсных частиц углистых веществ, близких по составу к углероду. Образующиеся при горении твердые частицы уносятся с продуктами сгорания и при большой концентрации могут быть заметны в виде дыма. Часть твердых выделений отлагается на поверхностях камеры сгорания в виде нагара. Образование нагара в двигателе зависит от следующих свойств топлива: фракционного и химического состава, плотности, содержания смолистых веществ, серы и других примесей. Кроме того, нагарообразование зависит от конструкции камеры сгорания и от полноты процесса сгорания.

Один пожарник спасает другого, попавшего в ядовитый дым, при пожаре в закрытом складе. При сжигании углеводородного топлива при низких температурах могут образовываться легкие углеводороды, альдегиды (такие как формальдегид) и органические кислоты. Значительные количества окиси азота образуются при высоких температурах - как следствие окисления азота, содержащегося в атмосфере, и при низких температурах горения топлива, в котором содержится много азота. Если топливо содержит хлор, образуется хлористый водород. Полимерные пластические материалы представляют особую опасность.

Молекулярную массу углеводородных топлив определяют главным образом криоскопическим методом и в редких случаях используют метод измерения плотности паров.

Сернистые соединения углеводородных топлив, в том числе и дизельного, в процессе конверсии паром переходят в основном в сероводород. Термодинамические расчеты, выполненные для некоторых реакций сероводорода с твердыми реагентами с целью определения степени превращения сероводорода в условиях больших концентраций водяного пара, показали, что для улавливания сероводорода из влажного газа наиболее благоприятным реагентом является окись цинка. Степень поглощения сероводорода окисью цинка даже в условиях высоких концентраций водяного пара (около 50 %) при температуре 800 - 900 С остается значительной (52 %), а окись кальция в этих же условиях не хемосор-бирует сероводорода.

Катализ окисления

Катализ окисления углеводородных топлив ионами металлов заключается в генерировании радикалов, обусловливающих развитие окислительных цепей и требующих дополнительного расхода антиокислителя на вывод из сферы реакции вновь образующихся пероксидных радикалов.

Для получения углеводородных топлив с повышенной термической стабильностью предложены способы , которые применяют обработку нефтяных дистиллятов серной кислотой и молекулярными ситами. Молекулярные сита избирательно выделяют полярные соединения, ухудшающие его термостабильность.

При контакте углеводородных топлив с металлами, особенно при повьппенной температуре, на поверхности последних образуются отложения.

Условия применения углеводородных топлив в ракетных двигателях и в сверхзвуковых самолетах существенно различаются. Из бака под наддувом газифицированного азота горючее поступает в центробежный насос, откуда через главный клапан - в зарубашечное пространство двигателя. Часть топлива после главного клапана горючего отбирается в систему автоматического управления рабочим процессом, где имеются узлы с зазорами трущихся пар 17 - 20 мк.

Схема термовоздушного газификатора бензина. Паровая конверсия углеводородного топлива в конструктивном оформлении более сложная. Это обусловлено необходимостью иметь дополнительную емкость для воды, систему ее подачи и дозирования.

Энергетические характеристики топлив для ВРД. Энергетические характеристики углеводородных топлив для ВРД могут быть повышены при помощи их радиоактивного облучения. При радиоактивном облучении молекулярный вес топлива увеличивается.

Энергетические характеристики углеводородных топлив для ВРД ограничены тем, что в их составе наряду с водородом, обладающим самой высокой теплотой сгорания 28 700 ккал / кг, содержится углерод, теплота сгорания которого невысока - 7800 ккал / кг. Путем замены углерода на более высококалорийные элементы, например бериллий (14 970 ккал / кг) и бор (14 170 ккал / кг), открываются широкие возможности получения перспективных высокоэнергетических топлив для ВРД.

Кислотное число углеводородных топлив и масел очень мало. Кислоты, а особенно оксикислоты, накапливающиеся в топливах и маслах при эксплуатации, являются крайне нежелательной примесью.

При выборе углеводородного топлива необходимо рассмотреть некоторые свойства углеводородов. К ним относятся количество теплоты, выделяемое на каждый грамм сожженного топлива; преимущество высокой энтальпии сгорания может быть утрачено, если из-за большой молекулярной массы требуется мною топлива.

Теплотворная способность углеводородных топлив зависит от элементарного состава, который в свою очередь связан с групповым составом.

При сгорании углеводородных топлив наблюдается выделение дисперсных частиц углистых веществ, близких по составу к углероду. Образующиеся при горении твердые частицы, по-видимому, в результате пиролиза топлива до кокса уносятся с продуктами сгорания и при большой концентрации могут быть заметны в виде дыма. Часть коксовых выделений отлагается на поверхностях камеры сгорания, лопатках турбины и прочих частях в виде нагара. Образование нагара в первую очередь зависит от условий сгорания топлива и его химического состава, в частности, от содержания углерода и водорода.

теплопроводность углеводородный топливо водород

Виды углеводородного топлива

Ароматические углеводороды - органические соединения, состоящие из углерода и водорода и содержащие бензольные ядра. Простейшие и наиболее важные представители А. у. -- бензол (I) и его гомологи: метилбензол, или толуол (II), диметилбензол, или ксилол, и т. д. К А. у. относятся также производные бензола с ненасыщенными боковыми цепями, например стирол (III). Известно много А. у. с несколькими бензольными ядрами в молекуле, например дифенилметан (IV), дифенил C6H5--C6H5, в котором оба бензольных ядра непосредственно связаны между собой; в нафталине (V) оба цикла имеют 2 общих атома углерода; такие углеводороды называются А. у. с конденсированными ядрами.

Осн. источником получения А. у. служат продукты коксования кам. угля. Из 1 т кам.-уг. смолы можно в среднем выделит: 3,5 кг бензола, 1,5 кг толуола, 2 кг нафталина. Большое значение имеет производство А. у. из нефтяных углеводородов жирного ряда (см. Ароматизация нефтепродуктов). Для некоторых А. у. имеют практическое значение чисто синтетические методы. Так, из бензола и этилена производят этилбензол, дегидрирование которого приводит к стиролу:

По химическим свойствам А. у. резко отличаются от ненасыщенных алициклических соединений; их выделяют в самостоятельный большой класс органических соединений (см. Ароматические соединения). При действии серной кислоты, азотной кислоты, галогенов и других реагентов в А. у. замещаются атомы водорода и образуются ароматические сульфокислоты, нитросоединения, галогенбензолы и т. д. Эти соединения служат промежуточными продуктами в производстве красителей, лекарственных средств и др. Стирол легко образует практически важный полимер -- полистирол. При окислении нафталина образуется фталевая кислота о-С6Н4 (COOH)2, служащая исходным продуктом в производстве многих красителей, глифталевых смол, фенолфталеина.

(алканы) разветвлённого строения, наименьшее октановое число имеют парафиновые углеводороды нормального строения. Топлива нефтяного происхождения, полученные каталитическим риформингом и крекингом, имеют более высокие октановые числа, чем полученные при прямой перегонке.

Для повышения октанового числа топлив используются высокооктановые компоненты и антидетонационные присадки. Многие из них (например, МТБЭ) испаряются легче, чем бензин, что приводит к интересному эффекту у машин с негерметичным бензобаком -- по мере расходования топлива и испарения присадки октановое число бензина, оставшегося в баке, уменьшается на несколько единиц. Это приводит к лёгкому звону при полной мощности мотора (необорудованного датчиком детонации). Подавляющее большинство современных инжекторных двигателей имеют датчики детонации, позволяющие использовать любой бензин с октановым числом 91--98, в двигатели с высокой степенью сжатия можно заливать бензин с октановым числом не ниже 95 или даже 98.

Органические соединения, состоящие из углерода и водорода и содержащие бензольные ядра. Простейшие и наиболее важные представители А. у. -- бензол (I) и его гомологи: метилбензол, или толуол (II), диметилбензол, или ксилол, и т. д. К А. у. относятся также производные бензола с ненасыщенными боковыми цепями, например стирол (III). Известно много А. у. с несколькими бензольными ядрами в молекуле, например дифенилметан (IV), дифенил C6H5--C6H5, в котором оба бензольных ядра непосредственно связаны между собой; в нафталине (V) оба цикла имеют 2 общих атома углерода; такие углеводороды называются А. у. с конденсированными ядрами.

Осн. источником получения А. у. служат продукты коксования кам. угля. Из 1 т кам.-уг. смолы можно в среднем выделит: 3,5 кг бензола, 1,5 кг толуола, 2 кг нафталина. Большое значение имеет производство А. у. из нефтяных углеводородов жирного ряда (см. Ароматизация нефтепродуктов). Для некоторых А. у. имеют практическое значение чисто синтетические методы. Так, из бензола и этилена производят этилбензол, дегидрирование которого приводит к стиролу

По химическим свойствам А. у. резко отличаются от ненасыщенных алициклических соединений; их выделяют в самостоятельный большой класс органических соединений (см. Ароматические соединения). При действии серной кислоты, азотной кислоты, галогенов и других реагентов в А. у. замещаются атомы водорода и образуются ароматические сульфокислоты, нитросоединения, галогенбензолы и т. д.

Парафиновые углеводороды

Из нефти выделены все алканы нормального строения, вплоть до С33Н68. С5 - C16 - жидкости, С17 и более - твердые вещества.

При осуществлении технологического процесса следует учитывать склонность их при определенных условиях к образованию ассоциатов.

Межмолекулярные взаимодействия высокомолекулярных (ВМ) алканов обусловлены водородными связями типа С-Н …С с энергией 2-4 кДж/моль и дисперсионными силами.

С понижением температуры число молекул углеводородов в парафиновом ассоциате возрастает, т.к. парафиновая цепь из зигзагообразной формы переходит в распрямленную, линейную и в этом состоянии молекулы ВМ парафинов являются склонными к межмолекулярному взаимодействию (ММВ) и образуют надмолекулярные структуры.

Температура начала образования ассоциата повышается с увеличением молекулярной массы углеводородов:

Н-пентан - -60°С;

Н-гексадекан - +80°С.

Число молекул углеводорода в ассоциате тем больше, чем ниже температура:

Н-гексадекан при 20°С - 3 молекулы.

Н-октан при -50°С - 31 молекула.

Это объясняется ослаблением теплового движения молекул углеводородов с понижением температуры и усилением энергии ММВ алканов с ростом длины цепи. Интенсивность ММВ алканов существенно ниже по сравнению с углеводородами других классов, присутствующими в нефтяных системах.

Парафиновые надмолекулярные структуры могут существовать в нефтяной системе только в области низких температур и полностью дезагрегируются при повышении температуры.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Основные виды жидких и твёрдыхе ракетных топлив, их характеристики, состав и свойства. Особенности выбора горючего, влияние вида окислителя. Преимущества однокомпонентных и недостатки двухкомпонентных топлив. Ракетные пороха и смесевые ракетные топлива.

курсовая работа , добавлен 13.12.2013


Циклоалканы, их химические качества и влияние на эксплуатационные свойства топлив. Свойства жидких топлив, склонность к образованию отложений и коррозионная активность. Виды трения, износ и основные функции смазочных масел (моторных и трансмиссионных).

реферат , добавлен 11.10.2015


Преимущества и недостатки дизельного топлива. Влияние воспламеняемости, вязкости и плотности, фракционного состава, содержания серы и воды на работу дизеля. Сравнение биодизеля с дизтопливом по физико-химическим и эксплуатационным характеристикам.

реферат , добавлен 23.09.2013


Сущность и процесс получения бензина. Сферы применения бензина конце XIX века и в настоящее время. Особенности авиационного и автомобильного топлива. Маркировка автомобильного бензина, его физико-химические свойства и воздействие на человеческий организм.

презентация , добавлен 11.12.2012


Классификация газообразных топлив. Очистка газа от примесей. Осушка газа короткоцикловой безнагревной адсорбцией. Разделение газа на фракции на установке ГФУ. Получение и применение продуктов газофракционирования. Состав сухого газообразного топлива.

курсовая работа , добавлен 05.05.2015


Основные характеристики дизельного топлива. Требования к качеству дизтоплива в Европе и США, России. Понижение содержания серы в дизельном топливе с помощью специальных присадок. Изменение фракционного состава топлива. Описание основных методов очистки.

курсовая работа , добавлен 26.03.2013


Нефть, ее происхождение и состав, значение углеводородной, неуглеводородной части и минеральных примесей. Нефтепродукты и их детонационное свойство, общая схема переработки нефти и получения топлива для нужд хозяйства. Технология крекинг-процесса.

курсовая работа , добавлен 16.11.2009


Общие теории гомогенного катализа. Стадии процесса катализа и скорость реакции. Кинетика каталитической реакции диспропорционирования пероксида водорода в присутствии различных количеств катализатора Fe2+, влияние pH на скорость протекания реакции.

контрольная работа , добавлен 18.09.2012


Исследование физических и химических свойств водорода, методов его получения и применения. Характеристика топливного водородно-кислородного элемента Бэкона, хранения энергии планирования нагрузки. Анализ состава космического топлива, особой роли платины.

курсовая работа , добавлен 11.10.2011


Современные технологии гидроочистки (гидрокрекинг и др.) дизельного топлива и использование противоизносных, цетаноповышающих, депрессорно-диспергирующих, антидымных, антиокислительных, моющих и других присадок. Химизм и механизм гидроочистки ДТ.

Многие полагают, что сырая нефть, выкачиваемая из земли, состоит из смеси различных видов топлив, что все они огнеопасны и, по сути, разницы между ними нет. Отчасти это правда, однако давайте разберемся, чем же с химической точки зрения бензин отличается от дизельного топлива, керосина и т. д.

Сырая нефть, выкачиваемая из-под земли, это вовсе не топливная смесь, но смесь алифатических углеводородов – веществ, состоящих только из атомов углерода и водорода. Последние соединены друг с другом в цепочки различной длины. Так образуются молекулы углеводородов. Этот факт определяет их физические и химические свойства. Например, цепочка с одним атомом углерода (CH 4), является самой легкой и известна как метан – прозрачный газ, легче воздуха. Как только цепи становятся длиннее, молекулы углеводорода становятся тяжелее, их свойства начинают заметно меняться.

Первые четыре углеводорода - CH 4 (метан), C 2 H 6 (этан), C 3 H 8 (пропан) и C 4 H 10 (бутан) – это всё газы. Они кипят (испаряются) при температуре -107, -67, -43 и -18 градусов С. Цепочки начиная от C 18 H 32 – это жидкости, имеющие температуру кипения начиная от комнатной. Так в чем же реальная разница между бензином, керосином и дизельным топливом?

Углеродные цепи в нефтепродуктах

Более длинные углеводородные цепи имеют более высокие температуры кипения. Благодаря этому свойству, углеводороды могут быть отделены друг от друга. Этот процесс называется каталитический крекинг или просто перегонка - это то, что происходит на нефтеперерабатывающем заводе. Здесь нефть нагревают, а затем испарившиеся углеводороды конденсируют, каждый в отдельную емкость.

Вещества, молекулы которых имеют цепи с C 5 , C 6 и C 7 – все очень легкие, легко испаряющиеся, прозрачные жидкости, называемые нафта . Она используется для изготовления различных растворителей.

Углеводороды с цепочками от C 7 H 16 до C 11 H 24 обычно смешиваются и используются для изготовления бензина . Все они испаряются при температурах ниже точки кипения воды (100 o С). Вот почему, если вы пролили бензин, он испаряется очень быстро, буквально на глазах.

Дизельное и печное топливо делают из еще более тяжелых углеводородов - C 16 до C 19 . Температура их кипения от 150 до 380 o С.

Углеродные молекулы с C 20 – это твердые вещества, начиная парафином и кончая битумом, который используется для изготовления асфальта и ремонта автомобильных дорог.

Все эти вещества получают из сырой нефти. Единственная разница заключается в длине углеродной цепи. Покупая дизельное топливо , вы получаете горючее, состоящее из смеси определенных углеводородов. Кроме того, в этой смеси присутствуют различные химические добавки, меняющие некоторые свойства. Например, температуру загустевания или температуру вспышки.

Таким образом, одна и та же смесь углеводородов может стать как летним, так и зимним дизтопливом. Всё зависит от добавок!

Как это работает?

В реальной жизни мало иметь топливо. Для того, чтобы произвести полезную работу: обогреть дом, переместить вас в автомобиле на какое-то расстояние, перевести груз, требуется сжечь топливо в двигателе внутреннего сгорания. Не важно, что это будет за двигатель – дизельный или бензиновый, дело в самом топливе. А именно, в его сжигании.

Сжигание – это процесс распада с выделением энергии. А что в топливе может распадаться? Химические связи. Получается, что чем больше связей и чем длиннее цепи – тем лучше. Так оно и есть! Именно этот факт объясняет более высокую эффективность дизельного топлива по сравнению с бензином.

Следует также помнить, что в момент сжигания углерод окисляется и образуется СО 2 – двуокись углерода. Это вредное вещество, которое вызывает на Земле тот самый парниковый эффект. В дизельном топливе, атомов углерода больше, еще больше их в пластике. Вот почему не стоит сжигать эти вещества без особой необходимости.

Ученые ищут способы удалять избыточный углекислый газ (СО2) из атмосферы, поэтому множество экспериментов направлено на использование этого газа в создании топлива. И водород, и метанол использовали в экспериментах, но процессы были многоступенчатыми и требовали применения разнообразных методик. Теперь исследователи Техасского Университета (Арлингтон, ЮТА) продемонстрировали прямое, простое и недорогое преобразование СО2 и воды в жидкое топливо с помощью высокого давления, интенсивного излучения и сконцентрированного подогрева.

По словам исследователей из Техаса, это прорыв – получение технологии стабильного топлива с применением углекислого газа из атмосферы и преимуществом в виде производства кислорода как побочного продукта, что окажет еще более положительное воздействие на окружающую среду.

«Мы первые, кто использовал и свет, и тепло, чтобы синтезировать жидкие углеводороды в одноступенчатом процессе из СО2 и воды, - сказал Брайан Деннис, профессор UTA и научный coруководитель проекта. - Сосредоточенный свет стимулирует фотохимическую реакцию, которая генерирует высокоэнергетические промежуточные звенья и тепло, чтобы стимулировать термохимические реакции углеродного цепного формирования, таким образом производя углеводороды в одноступенчатом процессе».

Для инициации процесса фото- и термохимической реакции используется фотокатализатор из диоксида титана, который очень эффективен в UV-спектре, но неэффективен в видимом. Для повышения эффективности исследователи собираются создать фотохимический катализатор, лучше соответствующий солнечному спектру. Согласно исследованиям, команда предполагает, что кобальт, рутений или даже железо можно рассмотреть как хороших кандидатов на новый катализатор.

«У нашего процесса также есть важное преимущество перед альтернативными технологиями для транспортных средств, поскольку многие продукты углеводорода у нашей реакции те же, что используются в автомобилях, грузовиках и самолетах, таким образом, не будет необходимости менять существующую систему распределения топлива», - сказал Фредерик Макдоннелл, временный декан факультета химии и биохимии UTA и научный coруководитель проекта.

В будущем исследователи предполагают, что параболические зеркала могли также использоваться, чтобы сконцентрировать солнечный свет на катализаторе в реакторе, таким образом обеспечивая и необходимое нагревание, и фотоинициацию реакции без других источников внешнего питания. Команда также полагает, что любой избыток тепла, создаваемый в процессе, может быть также использован в других аспекты солнечного топливного средства, например, отделении и очистке воды.