Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...

Реферат по органической химии на тему

' Алканы в качестве топлива. Октановое и цетановое число "

Природный газ и нефть представляют собой, главным образом, смеси насыщенных углеводородов. Основной составляющей природного газа является метан. Нефть представляет собой смесь гомологов метана с числом углеродов в цепи от С1 до С30 - С40.

Другим источником метана является болотный газ. В болотах и болотистых местностях, где части растений покрыты водой, целлюлоза (С6Н10О5) n, из которой в основном состоят растения, подвергаются анаэробного брожения под действием микроорганизмов с образованием болотного газа поднимается на поверхность и состоит главным образом из метана наряду с небольшим количеством водорода, двуокиси углерода и азота. Канализационные нечистоты образуют при брожении похожий газ, который в некоторых городах использовался как топливо.

Нефть залегает вместе с природным газом в пустотах зернистых горных пород в верхних слоях земной коры, находящихся под давлением вышележащие непроницаемых пород. Когда через шапку нефтеносного слоя бурят скважину, нефть в течение некоторого времени фонтанирует на поверхность, пока не снизится давление газа; после этого ее откачивают насосами. Природный газ, который выходит из скважины, состоит в основном из метана и его ближайших газообразных гомологов, но содержит также некоторое количество растворенных углеводородов С5 - С7, жидких в нормальных условиях. Смесь этих углеводородов, известных под названием газового или природного бензина, выделяют из сырого газа сжижения под давлением, или пропускают через масляные скрубберы с последующей отгонкой.

Газовый бензин составляет примерно 10% всего бензина прямой гонки. Раньше его использовали главным образом в виде добавки при переработке обычного бензина для повышения давления его паров. Теперь газовый бензин применяют как сырье в нефтехимической промышленности. Остаточный газ разделяют на компоненты или транспортируют газопроводами для использования в качестве топлива в промышленности и для бытовых целей.

Добытую нефть перерабатывают вблизи месторождения, если это позволяют местные условия, или перевозят ее танкерами или транспортируют нефтепроводам к нефтеперерабатывающим заводам. Переработка нефти заключается в ее перегонке разделу на фракции, имеющие различные интервалы кипения. Основными фракциями являются: |

Т. кип., С

Петролейный эфир (С5 - С6) | 20 - 60

Бензин (С4 - С8) | 40 - 205

Лигроин (С8 - С14) | 120 - 240

Керосин (С10 - С16) | 175 - 325

Газойль или дизтопливо (С15 - С20) | выше 275

Наконец, перегонкой в вакууме получают масла (С18 - С22) и остаток, который в зависимости от природы нефти представляет собой асфальт (> С20) или мазут.

Углеводороды нефти

Природный газ, освобожденный от газового бензина сжижения под давлением или поглощением маслом в скрубберах, состоит из метана (главная составная часть), этана, пропана, бутана и изобутана; кроме того он содержит переменные количества двуокиси углерода и азота, а иногда и гелий. Вследствие того, что температуры кипения низших парафинов, а также азота и гелия сильно отличаются друг от друга, компоненты природного газа удается эффективно разделять путем сжижения и последующей фракционной перегонки под давлением при низкой температуре. Таким средство были выделены в чистом виде: |

Т. кип., С

Метан- | 162

Этан- | 89

Пропан- | 42

Гелий- | 269

Сжатый пропан применяется как топливо, для сварки и как моторное топливо. Метан и этан превращают крекингом в ацетилен и этилен.

Газовый бензин содержит углеводороды от С3 до С8 в следующих количествах (в%):

С3 - С4 | 20 | С7 | 20

С5 | 30 | С8 | 4

С6 | 24 | Остаток | 2

Фракция С4:

Фракция С5:

Кроме алифатических углеводородов, нефть содержит различные количества циклопарафины, известных в нефтехимии под общим названием нафтены. ниже приведены некоторые нафтены, выделенные из нефти

Большинство нефтей содержит также ароматические углеводороды. Сотрудники Бюро стандартов выделили из бензивои фракции 19 ароматических углеводородов, типичные представители которых приведены ниже:

Относительное содержание углеводородов трех перечисленных типов в различных сырых бензинах не является постоянным, даже если эти бензины полученные из одного и того же месторождения; количество нафтенов и ароматических углеводородов колеблется от нескольких процентов до 40%.

Приблизительная оценка углеводородного состава осуществляется анилиновой точкой, то есть за температурой, при которой исследуемый бензин еще смешивается с равным объемом анилина. Поскольку анилин C6H5NH2 является производным бензола, ароматические углеводороды растворяют его даже при - 30 С. Нафтены характеризуются высокими анилиновыми точками (35 - 55 С), а парафины, которые сильнее отличаются от анилина, растворяют его лишь при 70 - 76 С.

Для характеристики состава бензина используют также определение плотности: высокая плотность свойственна ароматическим углеводородам (бензол - 0,89), а наименьшую плотность имеют нормальные парафины (н-гексан - 0,66); циклические углеводороды занимают промежуточное положение (плотность циклогексана 0,78). Еще один из методов анализа основан на том, что ароматические углеводороды можно довольно легко отделить от парафинов и нафтенов адсорбцией. Согласно другому методу, состав ароматических углеводородов определяют по их способности поглощения серной кислотой:

P2O5

С6Н6 + H2SO4 --- C6H5SO3H + H2O а количество парафинов и нафтенов определяют в остатке по величине плотности и коэффициента преломления.

Окисление углеводородов

Взаимодействие углеводородов с кислородом сопровождается выделением энергии. Этот процесс является основой использования бензина в качестве топлива для двигателей внутреннего згряння. Количество тепла, выделяемого при сгорании 1 моль вещества (табл. 1) возрастает с увеличением размеров молекулы, и в приведенном ряде соединений среднее увеличение составляет 156 ккал на каждую группу СН2. Количество тепла, отнесенная к 1 г вещества, позволяет сравнить эффективность равных масс топлива. Метан имеет наибольшую теплоту сгорания в расчете на 1 г вещества, а дальше соответствующие величины уменьшаются сначала довольно резко, а затем, начиная с углеводорода С8, становятся почти постоянными. Это отношение согласуется с содержанием водорода, который также является крупнейшим в метана, и затем снижается по сути к постоянной величине. Объяснением этого явления является то, что теплота сгорания водорода составляет 33,9 ккал /г, тогда как для углерода эта величина равна только 8,08 ккал /г.

Таблица 1

теплоты сгорания алканов

Название | Формула | Теплота сгорания | Содержание водорода

ккал /моль | ккал /г | ккал /мл |%

Метан | СН4 | 212,8 | 13,3 | 5,6 | 25,1

Этан | С2Н6 | 372,8 | 12,4 | 6,7 | 20,1

Пропан

Загрузка...

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7