Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...
Алканы как топливо. Октановое и цетановое число.

Реферат по органической химии на тему

Алканы как топливо. 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 с незначительным количеством водорода, двуокиси углерода и азота. Канализационные нечистоты образуют при брожении похожий газ, 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 вищезалягаючих 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 газопроводам 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 на нефтеперерабатывающие заводы. 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 крекинга 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 циклопарафинов, 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 получены 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 сильно 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 достаточно 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 углерода 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

Загрузка...

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7