Контрольная работа по "Основам химии нефти"

        Кристаллиза́ция — процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в твёрдое кристаллическое с образованием кристаллов. Фазой называется однородная часть термодинамической системы отделённая от других частей системы(других фаз) поверхностью раздела, при переходе через которую химический состав, структура и свойства вещества изменяются скачками.

      Кристаллизация — это процесс выделения твёрдой фазы в виде кристаллов из растворов или расплавов, в химической промышленности процесс кристаллизации используется для получения веществ в чистом виде.

     Образование пространственной структуры или просто выпадение в осадок отдельных компонентов при охлаждении нефтепродуктов крайне нежелательно. Это явление создает серьезные трудности при эксплуатации горюче-смазочных материалов в условиях низких температур, вызывая забивание фильтров, что приводит к отказам в работе двигателя. Кристаллизация парафина сопровождается помутнением нефти или нефтепродукта. Появление мелких кристаллов в массе нефтепродукта считается моментом помутнения. Температура, зафиксированная при этом, называется температурой помутнения. Ее определяют визуально, сравнивая охлаждаемый нефтепродукт с эталоном.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20. Абсорбция, экстракция, кристаллизация нефтепродуктов.

Абсорбция – процесс избирательного поглощения компонентов газовой смеси жидким поглотителем – абсорбентом.

Физическая абсорбция, когда  извлечение компонентов из газа происходит, благодаря  их растворимости в абсорбентах.

Химическая абсорбция  основана на химическом взаимодействии извлекаемых компонентов с активной частью абсорбента.

Экстракция – метод извлечения вещества из раствора или сухой смеси с помощью подходящего растворителя (экстрагента).

Для извлечения из раствора применяются растворители, не смешивающиеся с этим раствором, но в которых вещество растворяется лучше, чем в первом растворителе.

Кристаллизация – процесс  фазового перехода вещества из жидкого  состояния в твердое кристаллическое с образованием кристаллов.

Кристаллизация используется для получения вещества в чистом виде.

Кристаллизация начинается при достижении некоторого предельного  условия, например, переохлаждения жидкости, когда практически мгновенно  возникает множество легких кристаллов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34. Термические превращения алканов. 

Алканы – насыщенные углеводороды, органические соединения, углеродные атомы которых соединены между собой простыми (ординарными) связями.

Пример: – этан (С  - С)

                – пентан (С)

При термическом распаде алканов, образуется алкан с меньшей молекулярной массой и алкен.

В молекулах алканов энергия  разрыва связи между крайними атомами водорода и углерода наибольшая (в метане 431 кДж/моль) и она снижается  по мере увеличения числа углеродных атомов до четрыех, а затем становится постоянной на уровне 394 кДж/моль.

Окисление высших парафинов нефти проводят с целью получения синтетических высших жирных кислот преимущественно для мыловаренной промышленности.

Окисление высших парафинов  проводят при температуре порядка 150⁰С в присутствии катализаторов, например соединений марганца. При этом образуется смесь кислот с различной длиной цепи, гидроксикислоты, кетокислоты, сложные эфиры, спирты, кетоны и др.

В результате действия на углеводороды высокой температуры образуются свободные радикалы, которые присоединяют молекулярный кислород; возникающий при этом пероксидный радикал отрывает водород от другой молекулы углеводорода и даёт новый радикал и молекулу гидропероксида:

 

••     ••                             +RH R• + O׃׃O  → ROO•      →       ROOH + R•                                    ••     ••  пероксидный радикал     гидропероксид

Дальнейшая судьба гидропероксидов  зависит от их строения.

Разложение

Реакции разложения происходят лишь под влиянием больших температур. Повышение температуры приводит к разрыву углеродной связи и образованию свободных радикалов.

Примеры:

CH₄ → C + 2H₂ (t > 1000 °C).

C₂H₆ → 2C + 3H₂.

Крекинг

При нагревании выше 500 °C алканы подвергаются пиролитическому разложению с образованием сложной смеси продуктов, состав и соотношение которых зависят от температуры и времени реакции. При пиролизе происходит расщепление углерод-углеродных связей с образованием алкильных радикалов.

В 1930—1950 гг. пиролиз высших алканов использовался в промышленности для получения сложной смеси алканов и алкенов, содержащих от пяти до десяти атомов углерода. Он получил название «термический крекинг». С помощью термического крекинга удавалось увеличить количество бензиновой фракции за счёт расщепления алканов, содержащихся в керосиновой фракции (10—15 атомов углерода в углеродном скелете) и фракции солярового масла (12—20 атомов углерода). Однако октановое число бензина, полученного при термическом крекинге, не превышает 65, что не удовлетворяет требованиям условий эксплуатации современных двигателей внутреннего сгорания.

В настоящее время термический  крекинг полностью вытеснен в  промышленности каталитическим крекингом, который проводят в газовой фазе при более низких температурах — 400—450 °Cи низком давлении — 10—15 атм на алюмосиликатном катализаторе, который непрерывно регенерируется сжиганием образующегося на нём кокса в токе воздуха. При каталитическом крекинге в полученном бензине резко возрастает содержание алканов с разветвлённой структурой.

Для метана:

CH₄ → С + 2H₂ — при 1000 °C.

Частичный крекинг:

2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂ — при 1500 °C.

Крегинг. При температуре 300-700⁰С предельные углеводороды образуют сложную смесь предельных, непредельных и ароматических углеводородов. Основные процессы при крекинге – дегидрогенизация углеводорода и разрыв углеродной цепи. Одновременно происходит изомеризация и циклизация. Промежуточными продуктами во всех этих процессах являются свободные алифатические радикалы.

Свободные радикалы способны к следующим основным химическим превращениям:

1. распад        β             α  R — CH2 — CH2• → R• + CH2 = CH2  ;

 

 

2. диспропорционирование                               α 2R — CH — CH2• → R• — CH= CH2 + R — CH2 — CH3 ;             │β             Н 3. соединение  2R — CH — CH2•  → R — CH2 — CH2 — CH2 —CH2R.

Крекинг нефтяного сырья  играет исключительную роль для получения  из высших углеводородов более ценных низших предельных и непредельных углеводородов. 

Дегидрирование

Образование:

1)В углеродном скелете  2 (этан) или 3 (пропан) атома углерода — получение (терминальных) алкенов, так как других в данном случае не может получиться; выделение водорода:

Условия протекания: 400—600 °C, катализаторы — Pt, Ni, Al₂O₃, Cr₂O₃.

а)CH₃-CH₃ → CH₂=CH₂ + H₂ (этан → этен);

б)CH₃-CH₂-CH₃ → CH₂=CH-CH₃ + H₂ (пропан → пропен).

2)В углеродном скелете  4 (бутан, изобутан) или 5 (пентан, 2-метилбутан, неопентан) атомов углерода — получение алкадиенов; выделение водорода:

в)CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ → CH₂=CH-CH=CH₂ + 2H₂ (бутан → бутадиен-1,3).

в')CH₃-CH₂-CH₂-CH₃ → CH₂=C=CH-CH₃ + 2H₂ (бутан → бутадиен-1,2) (ЭТО — ОДНА РЕАКЦИЯ!)

3) В углеродном скелете  6 (гексан) и более атомов углерода — получение бензола и его производных:

г) CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃ (октан) → П.-ксилол, параллельно М.-ксилол, параллельно этилбензол + 3H₂.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

1. Васильев В.В., Саламатова Е.В. «Основы химии нефти» конспект лекция; Санкт-Петербург 2011г.