Přírodní zdroje uhlovodíků. a jejich zpracování

Transkript

1 Přírodní zdroje uhlovodíků a jejich zpracování 1

2 Rozdělení: Přírodní zdroje org. látek fosilní - zemní plyn, ropa, uhlí (vznikají geochemickými procesy miliony let) recentní (současné) - dřevo, rostlinné plody, živočišné tkáně, rašelina (tvoří se stále, nabývají nyní na významu) Pro výrobu uhlovodíků má velký význam především ropa, zemní plyn a černouhelný dehet. 2

3 Fosilní (pravěké) suroviny pro výrobu organických chemikálií jsou prvořadé: zemní plyn, ropa, černouhelný dehet (z černého uhlí) začaly se tvořit před mnoha milióny lety složitými geochemickými přeměnami těl uhynulých rostlinných nebo živočišných organismů za mimořádných podmínek (omezeného přístupu vzduchu, vysokého tlaku a teploty) 3

4 Petrochemie obor zabývající se zpracováním ropy a zemního plynu 4

5 Ropa dříve nazývaná nafta, ve starších dobách zemní olej a dnes černé zlato hnědá až černá kapalina směs uhlovodíků především alkanů, cykloalkanů a arenů obsahuje však i sloučeniny dusíku, kyslíku a síry složení ropy je různé podle naleziště 5

6 Ropa - vlastnosti hnědá až černá olejovitá kapalina charakteristický zápach ve vodě je nerozpustná má menší hustotu než voda (na vodě "plave"- toho se využívá i při těžbě) hoří čadivým plamenem 6

7 Výskyt ropy pod nepropustnými vrstvami, v hloubkách až 8 km pod zemským povrchem svrchní vrstvy zemské kůry nejčastěji v oblasti kontinentálních šelfů ropa při těžbě buď vyvěrá pod tlakem, nebo je čerpána v minulosti vyvěrala přímo ze země většinou se vyskytuje společně se zemním plynem Otázka: Kde se nachází největší světové naleziště ropy? Kde se nachází ropa v ČR? 7

8 Ložiska ropy oblast Hodonína 8

9 Ropná rafinerie 9

10 Zpracování ropy - postup v rafinériích zařízení: rektifikační kolona postup zaleží na složení ropy, ale také na tom, jaké produkty chceme z ropy získat 1) odstranění nečistot (tzn. sloučeniny S, voda a v ní rozpuštěné minerální soli, písek a hlína) 2) zpracování: frakční destilací - složitý proces, při němž se na základě rozdílné teploty varu postupně oddělují jednotlivé frakce ropy 10

11 Destilační kolona 11

12 Schéma zpracování ropy - podrobně 1 2 a b 3 e a b c d a b c 12

13 Zpracování ropy - postup 1) odstranění nečistot 2) zpracování: frakční destilací předehřátá ropa se dopravuje do trubkové pece (200 C) předhřívací kolona oddělení 2 frakcí: a) plynné uhlovodíky (C 1 C 4 ) b) lehký benzín (C 5 C 8 ) 1 2 a b 13

14 Zpracování ropy - postup zbytek ropy z předehřívací kolony se opět zahřeje (360 C) atmosférická destilační kolona oddělení 5 frakcí: a) těžký benzín b) petrolej c) plynový olej d) olejové destiláty a e) mazut b e 14 c d

15 Zpracování ropy - postup destilační zbytek = mazut se opět zahřívá (400 C) vakuová destilační kolona oddělení 3 frakcí: a) vakuový plynový olej b) směs olejů c) asfalt e 5 6 a b c 15

16 Schéma zpracování ropy - podrobně 1 2 a b 3 e a b c d a b c 16

17 Zpracování ropy základní složky Frakční destilací se oddělují základní složky: plynné uhlovodíky benzín petrolej plynový olej (motorová nafta) olejové destiláty (mazací oleje) mazut (destilační zbytek) 17

18 Frakce ropy a jejich využití 1) plynné uhlovodíky (C 1 C 4 ) - methan, ethan chemické suroviny - propan, butan palivo (topný plyn) 2) benzínová frakce (C 4 C 11 ) - výroba motorových benzínů (měřítkem jakosti benzinu je tzv. oktanové číslo vyjadřující vliv složení paliva na detonaci (klepání) motoru, poměr oktanu/heptanu) - technické benzíny (odmašťování, ředění, ) 18

19 Frakce ropy a jejich využití 3) petrolejová frakce (C 10 C 18 ) - palivo do leteckých tryskových motorů, dříve ke svícení a topení - velké množství se zpracovává krakováním na benzín 4) plynový olej (C 15 C 24 ) - směs s petrolejem = motorová nafta - palivo pro (vznětové) dieselové motory 19

20 Frakce ropy a jejich využití 5) olejové destiláty - mazací oleje, popř. mazací tuky - část se zpracovává krakováním na benzín, petrolej a plynné uhlovodíky 6) mazut (destilační zbytek) - palivo - dále se zpracovává vakuovou destilací olejové destiláty a asfalt (obsahuje asfalteny látky podobné pryskyřicím povrch vozovek, izolační materiál proti vlhkosti) 20

21 Další zpracování ropy Na destilaci ropy navazují další zpracovatelské postupy: rafinace krakování odparafinování olejů 21

22 RAFINACE = ČIŠTĚNÍ ropné frakce se zbavují nežádoucích složek, které zhoršují stálost produktů, mění barvu a způsobují zápach jde o působení chemických činidel (kyseliny, zásady), selektivních rozpouštědel a adsorbentů (aktivní uhlí) 22

23 KRAKOVÁNÍ při krakování dochází ke štěpení uhlíkatých řetězců tepelný rozklad uhlovodíků s delším řetězcem na uhlovodíky s řetězcem kratším krakováním se získává více než polovina benzínu 23

24 ODPARAFINOVÁNÍ OLEJŮ odstranění pevných uhlovodíků z příslušné frakce pomocí různých činidel, často kombinovaných s ochlazováním příslušné frakce na teplotu -10 C přítomnost těchto uhlovodíků je nežádoucí, a to např. v motorové naftě a v leteckém benzínu v čistém stavu jsou tyto látky používané na impregnaci papíru, výrobu různých vosků, svíček parafínový zábal 24

25 ÚKOL ÚKOL 1. S využitím webové stránky ropna-havarie-v-mexickem-zalivu zhlédněte uvedené video a připravte si základní informace o problematice ropných havárií. ÚKOL 2. Připravte si referát o ekologických problémech v souvislosti s únikem ropy do životního prostředí. 25

26 pevné fosilní palivo Uhlí hořlavá hornina vzniklá v průběhu desítek až milionů let složitými procesy převážně z odumřelých rostlin směs makromolekulárních látek složených především z uhlíku, dále H, O, N a S popel, který zůstane po spálení uhlí dokazuje, že jeho složkou jsou i nespalitelné minerální látky 26

27 Druhy uhlí lignit, hnědé, černé, antracit (geologicky nejstarší a nejkvalitnější) Kvalita uhlí závisí především na obsahu uhlíku: černé uhlí (75% - 95% uhlíku) hnědé uhlí (60% - 75% uhlíku) 27

28 Využití a zpracování uhlí se využívá především jako palivo černé uhlí se dále zpracovává procesem zvaným karbonizace: = zahřívání černého uhlí na teplotu cca 1000 C za nepřístupu vzduchu - produkty karbonizace jsou: - koks - koksárenský plyn - černouhelný dehet 28

29 Plynárna a koksovna Plynárny výroba karbonizačního plynu Koksovny výroba koksu 29

30 1) koks Produkty karbonizace = obsahuje téměř čistý uhlík - používá se jako velmi kvalitní palivo, surovina pro výrobu Fe, acetylenu, vodního plynu 2) koksárenský plyn - průmyslové palivo (jedovatý složkou je CO), nahrazen zemním plynem 30

31 Produkty karbonizace 3) černouhelný dehet - černohnědá (nepříjemně páchnoucí) kapalina - zdroj arenů (výroba např. benzenu a naftalenu) a dalších složitějších aromatických sloučenin - dále se zpracovává frakční destilací, vzniklé frakce se dále čistí a znovu dělí až na jednotlivé sloučeniny K vedlejším produktům karbonizace patří amoniaková voda, která se používá při výrobě dusíkatých hnojiv. 31

32 ÚKOL ÚKOL 3. Vyhledejte na internetu informace o nalezištích černého a hnědého uhlí na území ČR + vyhledej naleziště a poznamenej si města, kde se nacházejí srovnej způsob těžby hnědého a černého uhlí a připrav si krátký referát 32

33 Ložiska černého uhlí 33

34 Ložiska hnědého uhlí 34

35 Zemní plyn výskyt: většinou provází ropu, ale má i samostatná naleziště směs plynných uhlovodíků (60-97% methan) + příměsi (CO 2, H 2 S, N 2, He), které se musí odstranit 2 typy: - suchý (tvořený téměř čistým methanem) - mokrý (obsahuje další uhlovodíky, dá se zkapalnit) 35

36 Zemní plyn - použití jako palivo (ekologické) domácnosti Otázka: Proč se jedná o ekologické palivo? Jaká jsou další ekologická paliva? k výrobě různých sloučenin (chlorovaných derivátů methanu, vodíku, kyanovodíku, sirouhlíku, acetylenu, sazí, ) 36

37 Ložiska zemního plynu v ČR 37