Počas lekcie budete môcť preskúmať tému " prírodné pramene uhľovodíkov. Rafinácia ropy“. Viac ako 90 % všetkej energie, ktorú v súčasnosti ľudstvo spotrebuje, sa získava z fosílnych prírodných organických zlúčenín. Dozviete sa o prírodných zdrojoch (zemný plyn, ropa, uhlie), čo sa deje s ropou po jej vyťažení.
Téma: Obmedzte uhľovodíky
Lekcia: Prírodné zdroje uhľovodíkov
Asi 90 % energie spotrebovanej modernou civilizáciou vzniká spaľovaním prírodných fosílnych palív – zemného plynu, ropy a uhlia.
Rusko je krajina bohatá na prírodné fosílne palivá. V západnej Sibíri a na Urale sú veľké zásoby ropy a zemného plynu. Čierne uhlie sa ťaží v povodí Kuznecka, Južného Jakutska a ďalších regiónoch.
Zemný plyn pozostáva v priemere z 95 % objemu metánu.
Zemný plyn z rôznych oblastí obsahuje okrem metánu aj dusík, oxid uhličitý, hélium, sírovodík, ako aj ďalšie ľahké alkány – etán, propán a butány.
Zemný plyn sa ťaží z podzemných ložísk, kde je pod vysokým tlakom. Metán a iné uhľovodíky vznikajú z organických látok rastlinného a živočíšneho pôvodu pri ich rozklade bez prístupu vzduchu. Metán vzniká neustále a v súčasnosti ako výsledok činnosti mikroorganizmov.
Metán sa nachádza na planétach slnečnej sústavy a ich satelitoch.
Čistý metán je bez zápachu. Avšak plyn používaný v každodennom živote má charakteristický nepríjemný zápach. Toto je vôňa špeciálnych prísad - merkaptánov. Vôňa merkaptánov umožňuje včas odhaliť únik domáceho plynu. Zmesi metánu so vzduchom sú výbušné v širokom rozsahu pomerov - od 5 do 15 % objemu plynu. Ak teda v miestnosti zacítite plyn, môžete si nielen zapáliť, ale aj použiť elektrické vypínače. Najmenšia iskra môže spôsobiť výbuch.
Ryža. 1. Ropa z rôznych polí
Olej- hustá kvapalina ako olej. Jeho farba je od svetložltej po hnedú a čiernu.
Ryža. 2. Ropné polia
Ropa z rôznych polí sa značne líši v zložení. Ryža. 1. Hlavnou časťou ropy sú uhľovodíky obsahujúce 5 alebo viac atómov uhlíka. V zásade sú tieto uhľovodíky nasýtené, t.j. alkány. Ryža. 2.
Zloženie ropy zahŕňa aj organické zlúčeniny obsahujúce síru, kyslík, dusík.Ropa obsahuje vodu a anorganické nečistoty.
V oleji sú rozpustené plyny, ktoré sa uvoľňujú pri jeho ťažbe - súvisiace ropné plyny. Ide o metán, etán, propán, butány s prímesami dusíka, oxid uhličitý a sírovodík.
Uhlie, ako ropa, je zložitá zmes. Podiel uhlíka v ňom predstavuje 80 – 90 %. Zvyšok tvorí vodík, kyslík, síra, dusík a niektoré ďalšie prvky. V hnedom uhlí podiel uhlíka a organickej hmoty je nižší ako v kameni. Ešte menej organické roponosná bridlica.
V priemysle sa uhlie zohrieva na 900-1100 0 C bez vzduchu. Tento proces sa nazýva koksovanie. Výsledkom je koks s vysokým obsahom uhlíka, koksárenský plyn a uhoľný decht, potrebný pre hutníctvo. Z plynu a dechtu sa uvoľňuje veľa organických látok. Ryža. 3.
Ryža. 3. Zariadenie koksárenskej pece
Zemný plyn a ropa sú najdôležitejšími zdrojmi surovín pre chemický priemysel. Ropa tak, ako sa vyrába, alebo „surová ropa“, sa ťažko používa aj ako palivo. Preto sa ropa delí na frakcie (z anglického „fraction“ – „časť“), pričom sa využívajú rozdiely v bodoch varu jej základných látok.
Metóda oddeľovania ropy, založená na rôznych bodoch varu uhľovodíkov, ktoré tvoria jej zložku, sa nazýva destilácia alebo destilácia. Ryža. 4.
Ryža. 4. Produkty rafinácie ropy
Frakcia, ktorá sa destiluje od cca 50 do 180 0 C sa nazýva benzín.
Petrolej vrie pri teplote 180-300 0 C.
Hustý čierny zvyšok, ktorý neobsahuje prchavé látky, sa nazýva palivový olej.
Existuje aj množstvo medzifrakcií vriacich v užšom rozmedzí - petrolejové étery (40-70 °C a 70-100 °C), lakový benzín (149-204 °C) a plynový olej (200-500 °C). Používajú sa ako rozpúšťadlá. Vykurovací olej je možné destilovať za zníženého tlaku, týmto spôsobom sa z neho získavajú mazacie oleje a parafín. Pevný zvyšok z destilácie vykurovacieho oleja - asfalt. Používa sa na výrobu povrchov ciest.
Spracovanie súvisiacich ropných plynov je samostatným odvetvím a umožňuje získať množstvo cenných produktov.
Zhrnutie lekcie
Počas hodiny ste študovali tému „Prírodné zdroje uhľovodíkov. Rafinácia ropy“. Viac ako 90 % všetkej energie, ktorú v súčasnosti ľudstvo spotrebuje, sa získava z fosílnych prírodných organických zlúčenín. Dozvedeli ste sa o prírodných zdrojoch (zemný plyn, ropa, uhlie), o tom, čo sa deje s ropou po jej vyťažení.
Bibliografia
1. Rudzitis G.E. Chémia. Základy všeobecnej chémie. 10. ročník: učebnica pre vzdelávacie inštitúcie: základná úroveň / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. vydanie. - M.: Vzdelávanie, 2012.
2. Chémia. 10. ročník Úroveň profilu: učebnica. pre všeobecné vzdelanie inštitúcie / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin a ďalší - M.: Drofa, 2008. - 463 s.
3. Chémia. 11. ročník Úroveň profilu: učebnica. pre všeobecné vzdelanie inštitúcie / V.V. Eremin, N.E. Kuzmenko, V.V. Lunin a ďalší - M.: Drofa, 2010. - 462 s.
4. Khomchenko G.P., Khomchenko I.G. Zbierka úloh z chémie pre tých, ktorí vstupujú na univerzity. - 4. vyd. - M.: RIA "Nová vlna": Vydavateľstvo Umerenkov, 2012. - 278 s.
Domáca úloha
1. Č. 3, 6 (s. 74) Rudzitis G.E., Feldman F.G. Chémia: Organická chémia. 10. ročník: učebnica pre vzdelávacie inštitúcie: základná úroveň / G. E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. vydanie. - M.: Vzdelávanie, 2012.
2. Aký je rozdiel medzi pridruženým ropným plynom a zemným plynom?
3. Ako prebieha rafinácia ropy?
Treba poznamenať, že uhľovodíky sú v prírode široko rozšírené. Väčšina organických látok pochádza z prírodných zdrojov. V procese syntézy organických zlúčenín sa ako suroviny využívajú prírodné a pridružené plyny, uhlie a hnedé uhlie, ropa, rašelina, produkty živočíšneho a rastlinného pôvodu.
Prírodné zdroje uhľovodíkov: zemné plyny.
Zemné plyny sú prírodné zmesi uhľovodíkov rôznej štruktúry a niektorých prímesí plynov (sírovodík, vodík, oxid uhličitý), ktoré vypĺňajú horniny v zemskej kôre. Tieto zlúčeniny vznikajú ako výsledok hydrolýzy organických látok vo veľkých hĺbkach v hrúbke Zeme. Nachádzajú sa vo voľnom stave vo forme obrovských akumulácií - plynu, plynového kondenzátu a ropných a plynových polí.
Hlavnou štruktúrnou zložkou horľavých zemných plynov je CH₄ (metán - 98 %), С₂Н₆ (etán - 4,5 %), propán (С₃Н₈ - 1,7 %), bután (С₄Н₅₀ - 0,8 %), pentán (6 Ђ₂₂ %) . Pridružený ropný plyn je súčasťou ropy v rozpustenom stave a uvoľňuje sa z nej v dôsledku poklesu tlaku, keď ropa stúpa na povrch. V plynových a ropných poliach jedna tona ropy obsahuje 30 až 300 m2. m plynu. Prírodné zdroje uhľovodíkov sú cenným palivom a surovinou pre priemysel organickej syntézy. Plyn sa dodáva do podnikov na spracovanie plynu, kde sa môže spracovať (ropa, nízkoteplotná adsorpcia, kondenzácia a rektifikácia). Je rozdelená na samostatné komponenty, z ktorých každá sa používa na špecifické účely. Napríklad zo syntézneho plynu metánu, ktoré sú základnými surovinami na výrobu ďalších uhľovodíkov, acetylénu, metanolu, metanálu, chloroformu.
Prírodné zdroje uhľovodíkov: ropa.
Ropa je komplexná zmes, ktorá pozostáva hlavne z nafténových, parafínových a aromatických uhľovodíkov. Zloženie ropy zahŕňa asfaltovo-živičné látky, mono- a disulfidy, merkaptány, tiofén, tiofan, sírovodík, piperidín, pyridín a jeho homológy, ako aj ďalšie látky. Na základe produktov sa pomocou metód petrochemickej syntézy získava viac ako 3 000 rôznych produktov vrátane. etylén, benzén, propylén, dichlóretán, vinylchlorid, styrén, etanol, izopropanol, butylény, rôzne plasty, chemické vlákna, farbivá, čistiace prostriedky, drogy, výbušniny atď.
Rašelina je sedimentárna hornina rastlinného pôvodu. Táto látka sa používa ako palivo (hlavne pre tepelné elektrárne), ako chemická surovina (na syntézu mnohých organických látok), ako antiseptická podstielka na farmách, najmä v chovoch hydiny, ako zložka hnojív pre záhradníctvo a poľné plodiny.
Prírodné zdroje uhľovodíkov: xylém alebo drevo.
Xylém – tkanivo vyššie rastliny ktorými prúdi voda a rozpustené živiny z podzemku sústavy do listov, ako aj iných rastlinných orgánov. Pozostáva z buniek s tuhou škrupinou, ktoré majú cievny vodivý systém. V závislosti od druhu dreva obsahuje rôzne množstvá pektínu a minerálnych zlúčenín (hlavne vápenatých solí), lipidov a esenciálne oleje. Ako palivo sa používa drevo, dá sa z neho syntetizovať metylalkohol, kyselina octová, celulóza a ďalšie látky. Z niektorých druhov dreva sa získavajú farbivá (santalové drevo, polenové drevo), triesloviny (dub), živice a balzamy (céder, borovica, smrek), alkaloidy (rastliny hlucháňa, mak, ranunculus, dáždnikovité). Niektoré alkaloidy sa používajú ako lieky(chitín, kofeín), herbicídy (Anabasin), insekticídy (nikotín).
PRÍRODNÉ ZDROJE UHĽOVODÍKOV
Všetky uhľovodíky sú také odlišné -
Kvapalné, pevné a plynné.
Prečo je ich v prírode toľko?
Je to nenásytný uhlík.
V skutočnosti je tento prvok, ako žiadny iný, „nenásytný“: snaží sa vytvárať reťazce, priame a rozvetvené, potom kruhy a potom mriežky z množstva svojich atómov. Preto mnohé zlúčeniny atómov uhlíka a vodíka.
Uhľovodíky sú zemný plyn - metán a ďalší horľavý plyn pre domácnosť, ktorý sa plní do fliaš - propán C 3 H 8. Uhľovodíky sú ropa, benzín a kerozín. A tiež - organické rozpúšťadlo C 6 H 6, parafín, z ktorého sa vyrábajú novoročné sviečky, vazelína z lekárne a dokonca plastový sáčok na balenie produktov...
Najvýznamnejšími prírodnými zdrojmi uhľovodíkov sú minerály – uhlie, ropa, plyn.
COAL
Viac známy po celom svete 36 tisíc uhoľné panvy a ložiská, ktoré spolu zaberajú 15% území glóbus. Uhoľné polia sa môžu tiahnuť na tisíce kilometrov. Celkovo sú všeobecné geologické zásoby uhlia na svete 5 biliónov 500 miliárd ton vrátane preskúmaných ložísk - 1 bilión 750 miliárd ton.
Existujú tri hlavné typy fosílneho uhlia. Pri spaľovaní hnedého uhlia, antracitu je plameň neviditeľný, horenie je bezdymové a uhlie pri horení vydáva hlasné praskanie.
Antracitje najstaršie fosílne uhlie. Líši sa veľkou hustotou a leskom. Obsahuje až 95% uhlíka.
Uhlie- obsahuje až 99% uhlíka. Zo všetkých fosílnych uhlíkov je najpoužívanejšie.
Hnedé uhlie- obsahuje až 72% uhlíka. Má hnedú farbu. Ako najmladšie fosílne uhlie si často zachováva stopy štruktúry stromu, z ktorého vzniklo. Líši sa vysokou hygroskopicitou a vysokým obsahom popola ( od 7 % do 38 %), preto sa používa len ako lokálne palivo a ako surovina na chemické spracovanie. Najmä jeho hydrogenáciou sa získavajú cenné druhy. kvapalné palivo: benzín a petrolej.
Uhlík je hlavnou zložkou uhlia 99% ), hnedé uhlie ( až 72 %). Pôvod názvu uhlík, teda „nosné uhlie“. Podobne latinský názov "carboneum" na báze obsahuje koreň uhlia.
Rovnako ako ropa, aj uhlie obsahuje veľké množstvo organické látky. Okrem organických látok zahŕňa aj látky anorganické, ako je voda, amoniak, sírovodík a samozrejme aj samotný uhlík – uhlie. Jedným z hlavných spôsobov spracovania uhlia je koksovanie – kalcinácia bez prístupu vzduchu. V dôsledku koksovania, ktoré sa vykonáva pri teplote 1000 0 C, vzniká:
koksárenský plyn- pozostáva z vodíka, metánu, oxidu uhoľnatého a oxidu uhličitého, nečistôt z amoniaku, dusíka a iných plynov.
Uhľový decht - obsahuje niekoľko stoviek rôznych organických látok vrátane benzénu a jeho homológov, fenolu a aromatických alkoholov, naftalénu a rôznych heterocyklických zlúčenín.
Vrchný decht alebo čpavková voda - obsahujúci, ako už z názvu vyplýva, rozpustený amoniak, ako aj fenol, sírovodík a iné látky.
koks– pevný zvyšok z koksovania, prakticky čistý uhlík.
Koks sa používa pri výrobe železa a ocele, čpavok pri výrobe dusíkatých a kombinovaných hnojív a význam organických produktov koksovania nemožno preceňovať. Aká je geografia rozšírenia tohto minerálu?
Hlavná časť zdrojov uhlia pripadá na severnú pologuľu - Ázia, Severná Amerika, Eurázia. Ktoré krajiny vynikajú z hľadiska zásob a produkcie uhlia?
Čína, USA, India, Austrália, Rusko.
Krajiny sú hlavnými vývozcami uhlia.
USA, Austrália, Rusko, Južná Afrika.
hlavné dovozné centrá.
Japonsko, Zahraničná Európa.
Je to palivo veľmi znečistené životné prostredie. Pri ťažbe uhlia dochádza k výbuchom a požiarom metánu a vznikajú určité environmentálne problémy.
Environmentálne znečistenie - ide o akúkoľvek nežiaducu zmenu stavu tohto prostredia v dôsledku ľudskej činnosti. To sa deje aj v baníctve. Predstavte si situáciu v oblasti ťažby uhlia. Spolu s uhlím vystupuje na povrch obrovské množstvo hlušiny, ktorá sa ako nepotrebná jednoducho posiela na skládky. Postupne sa formoval haldy odpadu- obrovské, desiatky metrov vysoké, kužeľovité hory hlušiny, ktoré skresľujú vzhľad prírodnej krajiny. A bude všetko uhlie vyťažené na povrch nevyhnutne exportované k spotrebiteľovi? Samozrejme, že nie. Koniec koncov, proces nie je hermetický. Na povrchu zeme sa usadzuje obrovské množstvo uhoľného prachu. V dôsledku toho sa mení zloženie pôd a podzemných vôd, čo nevyhnutne ovplyvní flóru a faunu regiónu.
Uhlie obsahuje rádioaktívny uhlík - C, no po spálení paliva sa nebezpečná látka spolu s dymom dostáva do ovzdušia, vody, pôdy a zapeká sa na trosku alebo popol, z ktorých sa vyrábajú stavebné materiály. Výsledkom je, že v obytných budovách steny a stropy „žiaria“ a predstavujú hrozbu pre ľudské zdravie.
OLEJ
Ropa je ľudstvu známa už od staroveku. Na brehoch Eufratu sa ťažilo
6-7 tisíc rokov pred naším letopočtom uh . Používal sa na osvetlenie obydlí, na prípravu mált, ako liečivá a masti a na balzamovanie. Ropa v starovekom svete bola impozantnou zbraňou: ohnivé rieky sa liali na hlavy tých, ktorí zaútočili na hradby pevnosti, horiace šípy namočené v oleji leteli do obliehaných miest. Ropa bola neoddeliteľnou súčasťou zápalného prostriedku, ktorý sa pod týmto názvom zapísal do histórie "grécky oheň" V stredoveku sa používal najmä na pouličné osvetlenie.
Preskúmalo sa viac ako 600 ropných a plynových nádrží, 450 sa rozvíja , ale celkový počet ropné polia dosahuje 50 tis.
Rozlišujte medzi ľahkým a ťažkým olejom. Ľahká ropa sa získava z podložia pomocou čerpadiel alebo fontánovou metódou. Z takéhoto oleja sa vyrába väčšinou benzín a petrolej. Ťažké druhy ropy sa niekedy ťažia aj banským spôsobom (v republike Komi) a pripravujú sa z nich bitúmen, vykurovací olej a rôzne oleje.
Ropa je najuniverzálnejšie palivo, vysokokalorické. Jeho ťažba je pomerne jednoduchá a lacná, pretože pri ťažbe ropy nie je potrebné spúšťať ľudí pod zem. Preprava ropy potrubím nie je veľký problém. Hlavná nevýhoda tento typ paliva - nízka dostupnosť zdrojov (asi 50 rokov ) . Všeobecné geologické zásoby sa rovnajú 500 miliardám ton, vrátane preskúmaných 140 miliárd ton .
IN 2007 Ruskí vedci dokázali svetovému spoločenstvu, že podmorské hrebene Lomonosova a Mendelejeva, ktoré sa nachádzajú v Severnom ľadovom oceáne, sú šelfovou zónou pevniny, a preto patria Ruskej federácii. Učiteľ chémie povie o zložení oleja, jeho vlastnostiach.
Ropa je „zväzok energie“. Len s 1 ml zohrejete celé vedro vody o jeden stupeň a na uvarenie vedra samovaru potrebujete menej ako pol pohára oleja. Z hľadiska koncentrácie energie na jednotku objemu je ropa na prvom mieste medzi prírodnými látkami. Ani rádioaktívne rudy jej v tomto ohľade nemôžu konkurovať svojim obsahom rádioaktívne látky také malé, že na extrakciu 1 mg. jadrové palivo musia byť spracované tony hornín.
Ropa nie je len základom palivového a energetického komplexu akéhokoľvek štátu.
Tu sú na mieste slávne slová D. I. Mendelejeva „Spaľovanie oleja je to isté ako kúrenie v peci bankovky". Každá kvapka oleja obsahuje viac ako 900 rôzne chemické zlúčeniny, viac ako polovica chemických prvkov periodickej tabuľky. Toto je skutočný zázrak prírody, základ petrochemického priemyslu. Približne 90 % všetkej vyrobenej ropy sa používa ako palivo. Napriek tomu “ vlastniť 10 %” , petrochemická syntéza poskytuje mnoho tisíc organických zlúčenín, ktoré uspokojujú naliehavé potreby modernej spoločnosti. Niet divu, že ľudia s úctou nazývajú ropu „čierne zlato“, „krv Zeme“.
Olej je olejovitá tmavohnedá kvapalina s červenkastým alebo zelenkastým odtieňom, niekedy čierna, červená, modrá alebo svetlá a dokonca priehľadná s charakteristickým štipľavým zápachom. Ropa je niekedy biela alebo bezfarebná, ako voda (napríklad na poli Surukhanskoye v Azerbajdžane, na niektorých poliach v Alžírsku).
Zloženie oleja nie je rovnaké. Ale všetky zvyčajne obsahujú tri typy uhľovodíkov - alkány (hlavne normálna štruktúra), cykloalkány a aromatické uhľovodíky. Pomer týchto uhľovodíkov v rope z rôznych polí je rôzny: napríklad ropa Mangyshlak je bohatá na alkány a ropa v oblasti Baku je bohatá na cykloalkány.
Hlavné zásoby ropy sú na severnej pologuli. Celkom 75 krajiny sveta produkujú ropu, ale 90% jej produkcie pripadá na podiel len 10 krajín. O ? svetové zásoby ropy sú v rozvojových krajinách. (Učiteľ zavolá a ukáže na mape).
Hlavné producentské krajiny:
Saudská Arábia, USA, Rusko, Irán, Mexiko.
Zároveň viac 4/5 spotreba ropy pripadá na podiel ekonomicky vyspelých krajín, ktoré sú hlavnými dovozcami:
Japonsko, zámorská Európa, USA.
Ropa v surovej forme sa nikde nepoužíva, ale používajú sa rafinované produkty.
Rafinácia ropy
Moderné zariadenie pozostáva z pece na ohrev oleja a destilačnej kolóny, do ktorej sa separuje olej frakcie - jednotlivé zmesi uhľovodíkov podľa ich teplôt varu: benzín, benzín, petrolej. Pec má dlhú rúru zvinutú do cievky. Pec je vykurovaná produktmi spaľovania vykurovacieho oleja alebo plynu. Olej sa kontinuálne dodáva do cievky: tam sa ohrieva na 320 - 350 0 C vo forme zmesi kvapaliny a pary a vstupuje do destilačnej kolóny. Destilačná kolóna je oceľová valcová aparatúra s výškou cca 40 m. Vo vnútri má niekoľko desiatok vodorovných priečok s otvormi – takzvané platne. Olejové pary, ktoré vstupujú do kolóny, stúpajú nahor a prechádzajú cez otvory v doskách. Postupným ochladzovaním pri pohybe nahor čiastočne skvapalňujú. Menej prchavé uhľovodíky sú skvapalnené už na prvých platniach a tvoria frakciu plynového oleja; prchavejšie uhľovodíky sa zhromažďujú vyššie a tvoria petrolejovú frakciu; ešte vyššia - frakcia ťažkého benzínu. Najprchavejšie uhľovodíky opúšťajú kolónu ako pary a po kondenzácii tvoria benzín. Časť benzínu sa vracia späť do kolóny na „zavlažovanie“, čo prispieva k lepšiemu režimu prevádzky. (Zápis do zošita). Benzín - obsahuje uhľovodíky C5 - C11 s teplotou varu v rozmedzí od 40 0 C do 200 0 C; ťažký benzín - obsahuje uhľovodíky C8 - C14 s teplotou varu 120 0 C až 240 0 C petrolej - obsahuje uhľovodíky C12 - C18, vrie pri teplote 180 0 C až 300 0 C; plynový olej - obsahuje uhľovodíky C13 - C15, oddestilovaný pri teplote 230 0 C až 360 0 C; mazacie oleje - C16 - C28, varte pri teplote 350 0 C a vyššej.
Po destilácii ľahkých produktov z ropy zostáva viskózna čierna kvapalina - vykurovací olej. Je to cenná zmes uhľovodíkov. Mazacie oleje sa získavajú z vykurovacieho oleja dodatočnou destiláciou. Nedestilujúca časť vykurovacieho oleja sa nazýva decht, ktorý sa používa v stavebníctve a pri asfaltovaní ciest (Ukážka fragmentu videa). Najcennejšou frakciou priamej destilácie ropy je benzín. Výťažok tejto frakcie však nepresahuje 17 – 20 % hmotnosti ropy. Vzniká problém: ako uspokojiť neustále sa zvyšujúce potreby spoločnosti v oblasti automobilového a leteckého paliva? Riešenie našiel koncom 19. storočia ruský inžinier Vladimír Grigorievič Šuchov. IN 1891 roku najskôr vykonal priemyslovku praskanie petrolejová frakcia ropy, ktorá umožnila zvýšiť výťažnosť benzínu na 65-70% (prepočítané ako ropa). Iba za vývoj procesu tepelného krakovania ropných produktov vďačné ľudstvo vpísalo zlatými písmenami názov tohto jedinečná osoba v dejinách civilizácie.
Produkty získané v dôsledku rektifikácie ropy sú podrobené chemickému spracovaniu, ktoré zahŕňa množstvo zložitých procesov, jedným z nich je krakovanie ropných produktov (z anglického „Cracking“ - štiepenie). Existuje niekoľko druhov krakovania: tepelné, katalytické, vysokotlakové krakovanie, redukčné. Tepelné krakovanie spočíva v štiepení molekúl uhľovodíkov s dlhým reťazcom na kratšie pod vplyvom vysokej teploty (470-550 0 C). V procese tohto štiepenia spolu s alkánmi vznikajú alkény:
V súčasnosti je najbežnejšie katalytické krakovanie. Vykonáva sa pri teplote 450-500 0 C, ale pri vyššej rýchlosti a umožňuje získať benzín vyššej kvality. V podmienkach katalytického krakovania spolu so štiepnymi reakciami prebiehajú izomerizačné reakcie, to znamená premena uhľovodíkov normálnej štruktúry na rozvetvené uhľovodíky.
Izomerizácia ovplyvňuje kvalitu benzínu, pretože prítomnosť rozvetvených uhľovodíkov výrazne zvyšuje jeho oktánové číslo. Krakovanie sa vzťahuje na takzvané sekundárne procesy rafinácie ropy. Množstvo ďalších katalytických procesov, ako je reformovanie, je tiež klasifikovaných ako sekundárne. reformovanie- ide o aromatizáciu benzínov ich zahrievaním v prítomnosti katalyzátora, napríklad platiny. Za týchto podmienok sa alkány a cykloalkány premieňajú na aromatické uhľovodíky, v dôsledku čoho sa výrazne zvyšuje aj oktánové číslo benzínu.
Ekológia a ropné pole
Pre petrochemickú výrobu je obzvlášť dôležitý problém životného prostredia. Produkcia ropy je spojená s nákladmi na energiu a znečisťovaním životného prostredia. Nebezpečným zdrojom znečistenia oceánov je ťažba ropy na mori a oceány sú znečistené aj pri preprave ropy. Každý z nás videl v televízii následky nehôd ropných tankerov. Čierne pobrežia pokryté ropou, čierny príboj, dusiace sa delfíny, vtáky, ktorých krídla sú vo viskóznom vykurovacom oleji, ľudia v ochranných oblekoch zbierajúci olej lopatami a vedrami. Chcel by som uviesť údaje o vážnej ekologickej katastrofe, ktorá sa stala v Kerčskom prielive v novembri 2007. Do vody sa dostalo 2000 ton ropných produktov a asi 7000 ton síry. Katastrofou najviac utrpela kosa Tuzla, ktorá sa nachádza na sútoku Čierneho a Azovského mora, a kosa Chushka. Po havárii sa na dne usadil vykurovací olej, ktorý zabil malú mušľu v tvare srdca, hlavnú potravu obyvateľov mora. Obnova ekosystému bude trvať 10 rokov. Zahynulo viac ako 15 tisíc vtákov. Liter ropy, ktorý spadol do vody, sa rozleje po jej povrchu v miestach 100 m2. Olejový film, aj keď je veľmi tenký, tvorí neprekonateľnú bariéru pre cestu kyslíka z atmosféry do vodného stĺpca. V dôsledku toho je narušený kyslíkový režim a oceán. „udusiť“. Planktón, ktorý je chrbtovou kosťou oceánskeho potravinového reťazca, umiera. V súčasnosti je asi 20% plochy svetového oceánu pokrytých ropnými škvrnami a oblasť zasiahnutá ropným znečistením rastie. Okrem toho, že svetový oceán je pokrytý ropným filmom, môžeme ho pozorovať aj na súši. Napríklad na ropných poliach na západnej Sibíri sa ročne vyleje viac ropy, než dokáže pojať tanker – až 20 miliónov ton. Približne polovica tejto ropy končí na zemi v dôsledku nehôd, zvyšok sú „plánované“ fontány a netesnosti pri spúšťaní vrtov, prieskumných vrtoch a opravách potrubí. Najväčšia oblasť pôdy kontaminovanej ropou, podľa Výboru pre životné prostredie autonómneho okruhu Yamalo-Nenets, pripadá na okres Purovsky.
ZEMNÝ A PRIDRUŽENÝ ROPNÝ PLYN
Zemný plyn obsahuje uhľovodíky s nízkou molekulovou hmotnosťou, hlavnými zložkami sú metán. Jeho obsah v plyne rôznych polí sa pohybuje od 80 % do 97 %. Okrem metánu - etán, propán, bután. Anorganické: dusík - 2 %; CO2; H20; H2S, vzácne plyny. Pri spaľovaní zemného plynu sa uvoľňuje veľké množstvo tepla.
Svojimi vlastnosťami zemný plyn ako palivo predčí aj ropu, je kalorickejší. Ide o najmladšie odvetvie palivového priemyslu. Plyn sa ešte jednoduchšie ťaží a prepravuje. Je to najhospodárnejšie zo všetkých palív. Je pravda, že existujú aj nevýhody: zložitá medzikontinentálna preprava plynu. Cisterny - metánový hnoj, prepravujúce plyn v skvapalnenom stave, sú mimoriadne zložité a drahé konštrukcie.
Používa sa ako: efektívne palivo, surovina v chemickom priemysle, pri výrobe acetylénu, etylénu, vodíka, sadzí, plastov, kyseliny octovej, farbív, liečiv a pod. Ropný plyn obsahuje menej metánu, ale viac propánu, butánu a iných vyšších uhľovodíkov. Kde sa plyn vyrába?
Viac ako 70 krajín sveta má komerčné zásoby plynu. Navyše, podobne ako v prípade ropy, rozvojové krajiny majú veľmi veľké zásoby. Ale produkciu plynu vykonávajú najmä rozvinuté krajiny. Majú možnosti, ako ho využiť alebo spôsob, ako predávať plyn do iných krajín, ktoré sú s nimi na rovnakom kontinente. Medzinárodný obchod s plynom je menej aktívny ako obchod s ropou. Asi 15 % celosvetovo vyprodukovaného plynu vstupuje na medzinárodný trh. Takmer 2/3 svetovej produkcie plynu zabezpečujú Rusko a USA. Vedúcim plynárenským regiónom nielen u nás, ale aj vo svete je nepochybne autonómny okruh Yamalo-Nenets, kde sa toto odvetvie rozvíja už 30 rokov. Naše mesto Nový Urengoy právoplatne uznané ako hlavné mesto plynu. Medzi najväčšie ložiská patria Urengoyskoye, Yamburgskoye, Medvezhye, Zapolyarnoye. Pole Urengoy je zapísané v Guinessovej knihe rekordov. Zásoby a produkcia ložiska sú jedinečné. Preskúmané zásoby presahujú 10 biliónov. m 3, 6 trln. m 3 V roku 2008 plánuje JSC „Gazprom“ vyrobiť 598 miliárd m 3 „modrého zlata“ na poli Urengoy.
Plyn a ekológia
Nedokonalosť technológie ťažby ropy a plynu, ich preprava spôsobuje neustále spaľovanie objemu plynu v tepelných agregátoch kompresorových staníc a vo fléroch. Kompresorové stanice tvoria asi 30 % týchto emisií. Ročne sa pri horiacich zariadeniach spáli asi 450 000 ton zemného plynu a súvisiaceho plynu, pričom do atmosféry sa dostane viac ako 60 000 ton znečisťujúcich látok.
Ropa, plyn, uhlie sú cenné suroviny pre chemický priemysel. V najbližšom období nájdu náhradu v palivovo-energetickom komplexe našej krajiny. V súčasnosti vedci hľadajú spôsoby, ako využiť slnečnú a veternú energiu, jadrové palivo, aby úplne nahradili ropu. Vodík je najsľubnejším palivom budúcnosti. Zníženie používania ropy v tepelnej energetike je cestou nielen k jej racionálnejšiemu využitiu, ale aj k zachovaniu tejto suroviny pre ďalšie generácie. Uhľovodíkové suroviny by sa mali používať iba v spracovateľskom priemysle na získanie rôznych produktov. Bohužiaľ, situácia sa zatiaľ nemení a až 94 % vyprodukovanej ropy sa využíva ako palivo. D. I. Mendelejev múdro povedal: „Spaľovanie ropy je to isté ako zahrievanie pece bankovkami.
Pôvod fosílnych palív.
Okrem toho, že všetky živé organizmy pozostávajú z organických látok, hlavným zdrojom organických zlúčenín sú: ropa, uhlie, prírodné a súvisiace ropné plyny.
Ropa, uhlie a zemný plyn sú zdrojom uhľovodíkov.
Používajú sa tieto prírodné zdroje:
· Ako palivo (zdroj energie a tepla) – ide o klasické spaľovanie;
Vo forme surovín na ďalšie spracovanie - to je organická syntéza.
Teórie pôvodu organických látok:
1- Teória organického pôvodu.
Podľa tejto teórie vznikli ložiská zo zvyškov vyhynutých rastlinných a živočíšnych organizmov, ktoré sa pôsobením baktérií, vysokého tlaku a teploty premenili v hrúbke zemskej kôry na zmes uhľovodíkov.
2- Teória minerálneho (vulkanického) pôvodu ropy.
Podľa tejto teórie ropa, uhlie a zemný plyn vznikli v počiatočnom štádiu formovania planéty Zem. V tomto prípade sú kovy kombinované s uhlíkom a vytvárajú karbidy. V dôsledku reakcie karbidov s vodnou parou vznikali v hlbinách planéty plynné uhľovodíky, najmä metán a acetylén. A vplyvom zahrievania, žiarenia a katalyzátorov z nich vznikli ďalšie zlúčeniny obsiahnuté v oleji. V horných vrstvách litosféry sa kvapalné ropné zložky odparovali, kvapalina zhustla, premenila sa na asfalt a následne na uhlie.
Túto teóriu prvýkrát vyslovil D.I.Mendelejev a následne v 20. storočí francúzsky vedec P.Sabatier simuloval opísaný proces v laboratóriu a získal zmes uhľovodíkov podobnú rope.
hlavná zložka zemný plyn je metán. Ďalej obsahuje etán, propán, bután. Čím vyššia je molekulová hmotnosť uhľovodíka, tým menej ho obsahuje zemný plyn.
Aplikácia: Pri spaľovaní zemného plynu sa uvoľňuje veľké množstvo tepla, takže slúži ako energeticky efektívne a lacné palivo v priemysle. Zemný plyn je tiež zdrojom surovín pre chemický priemysel: výroba acetylénu, etylénu, vodíka, sadzí, rôznych plastov, kyseliny octovej, farbív, liekov a iných produktov.
Pridružené ropné plyny prirodzene sa vyskytujúce nad olejom alebo rozpustené v ňom pod tlakom. Predtým sa pridružené ropné plyny nepoužívali, ale spaľovali. V súčasnosti sa zachytávajú a využívajú ako palivo a cenné chemické suroviny. Pridružené plyny obsahujú menej metánu ako zemný plyn, ale obsahujú oveľa viac jeho homológov. Pridružené ropné plyny sú oddelené do užšieho zloženia.
Napríklad: prírodný benzín - do benzínu sa pridáva zmes pentánu, hexánu a iných uhľovodíkov na zlepšenie štartovania motora; ako palivo sa používa propán-butánová frakcia vo forme skvapalneného plynu; suchý plyn – zložením podobný zemnému plynu – sa používa na výrobu acetylénu, vodíka, ale aj ako palivo.Niekedy sa pridružené ropné plyny podrobia dôkladnejšej separácii a extrahujú sa z nich jednotlivé uhľovodíky, z ktorých sa potom získavajú nenasýtené uhľovodíky.
Uhlie zostáva jedným z najbežnejších palív a surovín pre organickú syntézu. Aké druhy uhlia existujú, odkiaľ uhlie pochádza a aké produkty sa používajú na jeho získanie - to sú hlavné otázky, ktoré dnes v lekcii zvážime. Ako zdroj chemikálií sa uhlie využívalo skôr ako ropa a zemný plyn.
Uhlie nie je individuálna látka. Pozostáva z: voľného uhlíka (do 10%), organických látok obsahujúcich okrem uhlíka a vodíka aj kyslík, síru, dusík, minerály, ktoré pri spaľovaní uhlia zostávajú vo forme trosky.
Uhlie je pevné fosílne palivo organického pôvodu. Podľa biogénnej hypotézy vznikol z odumretých rastlín v dôsledku životnej aktivity mikroorganizmov v karbonského obdobia Paleozoická éra (asi pred 300 miliónmi rokov). Uhlie je lacnejšie ako ropa, je rovnomernejšie rozložené v zemskej kôre, jeho prírodné zásoby ďaleko prevyšujú zásoby ropy a podľa vedcov sa nevyčerpá ani o storočie.
Vznik uhlia z rastlinných zvyškov (uhoľovanie) prebieha v niekoľkých štádiách: rašelina - hnedé uhlie - čierne uhlie - antracit.
Proces preuhoľovania spočíva v postupnom zvyšovaní relatívneho obsahu uhlíka v organickej hmote v dôsledku jeho ubúdania kyslíkom a vodíkom. K tvorbe rašeliny a hnedého uhlia dochádza v dôsledku biochemického rozkladu rastlinných zvyškov bez kyslíka. Prechod hnedého uhlia na kameň nastáva vplyvom zvýšených teplôt a tlakov spojených s horotvornými a sopečnými procesmi.
Kapitola 1. GEOCHÉMIA ROPY A SKÚMANIE ZDROJOV PALIVA.
§ 1. Pôvod fosílnych palív. 3
§ 2. Plynovo-ropné horniny. 4
Kapitola 2. PRÍRODNÉ ZDROJE.. 5
Kapitola 3. PRIEMYSELNÁ VÝROBA UHĽOVODÍKOV .. 8
Kapitola 4. RAFINOVANIE ROPY .. 9
§ 1. Frakčná destilácia.. 9
§ 2. Krakovanie. 12
§ 3. Reformovanie. 13
§ 4. Odstraňovanie síry.. 14
Kapitola 5. APLIKÁCIE UHĽOVODÍKOV .. 14
§ 1. Alkány .. 15
§ 2. Alkény.. 16
§ 3. Alkýny.. 18
§ 4. Arény.. 19
Kapitola 6. Analýza stavu ropného priemyslu. dvadsať
Kapitola 7. Vlastnosti a hlavné trendy v ropnom priemysle. 27
Zoznam referencií... 33
Prvé teórie, ktoré uvažovali o princípoch určujúcich výskyt ložísk ropy, sa zvyčajne obmedzovali najmä na otázku, kde sa hromadí. Za posledných 20 rokov sa však ukázalo, že na zodpovedanie tejto otázky je potrebné pochopiť, prečo, kedy a v akom množstve sa ropa vytvorila v konkrétnej panve, ako aj pochopiť a stanoviť procesy ako výsledkom čoho vznikol, migroval a akumuloval. Tieto informácie sú nevyhnutné na zlepšenie efektívnosti prieskumu ropy.
K vzniku uhľovodíkových zdrojov podľa moderných názorov došlo v dôsledku zložitého sledu geochemických procesov (pozri obr. 1) vo vnútri pôvodných plynových a ropných hornín. V týchto procesoch sa zložky rôznych biologických systémov (látky prírodného pôvodu) premieňali na uhľovodíky a v menšej miere na polárne zlúčeniny s rôznou termodynamickou stabilitou - v dôsledku vyzrážania látok prírodného pôvodu a ich následného prekrývania. sedimentárnymi horninami, vplyvom zvýšenej teploty a zvýšeného tlaku v povrchových vrstvách zemskej kôry. Primárna migrácia kvapalných a plynných produktov z pôvodnej plyno-ropnej vrstvy a ich následná sekundárna migrácia (cez ložiskové horizonty, posuny a pod.) do pórovitých hornín nasýtených ropou vedie k tvorbe ložísk uhľovodíkových materiálov, k ďalšej migrácii ktorému sa bráni uzamykaním nánosov medzi neporéznymi horninovými vrstvami .
V extraktoch organickej hmoty zo sedimentárnych hornín biogénneho pôvodu majú zlúčeniny s rovnakou chemickou štruktúrou ako zlúčeniny extrahované z ropy. Pre geochémiu sú niektoré z týchto zlúčenín mimoriadne dôležité a považujú sa za "biologické markery" ("chemické fosílie"). Takéto uhľovodíky majú veľa spoločného so zlúčeninami nachádzajúcimi sa v biologických systémoch (napr. lipidy, pigmenty a metabolity), z ktorých sa získava ropa. Tieto zlúčeniny nielen demonštrujú biogénny pôvod prírodných uhľovodíkov, ale poskytujú aj veľmi dôležité informácie o horninách s obsahom plynu a ropy, ako aj o charaktere dozrievania a pôvodu, migrácie a biodegradácie, ktoré viedli k vytvoreniu špecifických ložísk plynu a ropy. .
Obrázok 1 Geochemické procesy vedúce k tvorbe fosílnych uhľovodíkov.
Hornina z plynového oleja sa považuje za jemne rozptýlenú sedimentárnu horninu, ktorá počas prirodzenej sedimentácie viedla alebo mohla viesť k tvorbe a uvoľňovaniu značného množstva ropy a (alebo) plynu. Klasifikácia takýchto hornín je založená na obsahu a type organickej hmoty, stave jej metamorfného vývoja (chemické premeny prebiehajúce pri teplotách približne 50-180 ° C), ako aj na povahe a množstve uhľovodíkov, ktoré je možné získať. od toho. Kerogén organickej hmoty v sedimentárnych horninách biogénneho pôvodu možno nájsť v širokej škále foriem, ale možno ho rozdeliť do štyroch hlavných typov.
1) Liptinity– majú veľmi vysoký obsah vodíka, ale nízky obsah kyslíka; ich zloženie je spôsobené prítomnosťou alifatických uhlíkových reťazcov. Predpokladá sa, že liptinity vznikli najmä z rias (zvyčajne podliehajúcich bakteriálnemu rozkladu). Majú vysokú schopnosť premeny na olej.
2) Extits- majú vysoký obsah vodíka (avšak nižší ako liptinity), bohaté na alifatické reťazce a nasýtené naftény (alicyklické uhľovodíky), ako aj aromatické kruhy a funkčné skupiny obsahujúce kyslík. Táto organická hmota sa tvorí z rastlinných materiálov, ako sú spóry, peľ, kutikuly a iné štrukturálne časti rastlín. Exinity majú dobrú schopnosť premeny na olejový a plynový kondenzát a vo vyšších štádiách metamorfného vývoja na plyn.
3) Vitrshity- majú nízky obsah vodíka, vysoký obsah kyslíka a pozostávajú hlavne z aromatických štruktúr s krátkymi alifatickými reťazcami spojenými funkčnými skupinami obsahujúcimi kyslík. Sú tvorené zo štruktúrovaných drevitých (lignocelulózových) materiálov a majú obmedzenú schopnosť premeny na ropu, ale dobrú schopnosť premeny na plyn.
4) Inertinitída sú čierne, nepriehľadné klastické horniny (s vysokým obsahom uhlíka a nízkym obsahom vodíka), ktoré vznikli z vysoko zmenených drevitých prekurzorov. Nemajú schopnosť premeniť sa na ropu a plyn.
Hlavnými faktormi, podľa ktorých sa plynová nafta rozpoznáva, je obsah kerogénu, typ organickej hmoty v kerogéne a štádium metamorfného vývoja tejto organickej hmoty. Dobré plynové a ropné horniny sú tie, ktoré obsahujú 2-4% organickej hmoty typu, z ktorého sa môžu vytvárať a uvoľňovať zodpovedajúce uhľovodíky. Za priaznivých geochemických podmienok môže dôjsť k tvorbe ropy zo sedimentárnych hornín obsahujúcich organickú hmotu, ako je liptinit a exinit. K tvorbe plynových usadenín zvyčajne dochádza v horninách bohatých na vitrinit alebo v dôsledku tepelného praskania pôvodne vytvorenej ropy.
Následným zahrabávaním sedimentov organickej hmoty pod vrchné vrstvy sedimentárnych hornín je táto látka vystavená stále vyšším teplotám, čo vedie k tepelnému rozkladu kerogénu a tvorbe ropy a plynu. K tvorbe ropy v množstvách, ktoré sú zaujímavé pre priemyselný rozvoj poľa, dochádza za určitých podmienok v čase a teplote (hĺbka výskytu) a doba tvorby je tým dlhšia, čím je teplota nižšia (to je ľahké pochopiť, ak predpokladať, že reakcia prebieha podľa rovnice prvého poriadku a má Arrheniovu závislosť od teploty). Napríklad rovnaké množstvo ropy, ktoré vzniklo pri 100 °C za približne 20 miliónov rokov, by malo vzniknúť pri 90 °C za 40 miliónov rokov a pri 80 °C za 80 miliónov rokov. Rýchlosť tvorby uhľovodíkov z kerogénu sa približne zdvojnásobí s každým zvýšením teploty o 10 °C. Avšak chemické zloženie kerogénu. môže byť mimoriadne rôznorodá, a preto uvedený vzťah medzi dobou zrenia oleja a teplotou tohto procesu možno považovať len za základ pre približné odhady.
Moderné geochemické štúdie ukazujú, že v kontinentálnom šelfe Severného mora je každé zvýšenie hĺbky o 100 m sprevádzané zvýšením teploty približne o 3 °C, čo znamená, že sedimentárne horniny bohaté na organickú hmotu vytvorili tekuté uhľovodíky v hĺbke 2500-4000 m na 50-80 miliónov rokov. Ľahké oleje a kondenzáty sa zrejme tvorili v hĺbkach 4 000 – 5 000 m a metán (suchý plyn) v hĺbkach väčších ako 5 000 m.
Prirodzenými zdrojmi uhľovodíkov sú fosílne palivá – ropa a plyn, uhlie a rašelina. Ložiská ropy a zemného plynu vznikli pred 100 až 200 miliónmi rokov z mikroskopických morských rastlín a živočíchov, ktoré sa usadili v sedimentárnych horninách, ktoré sa vytvorili na morskom dne, na rozdiel od toho sa uhlie a rašelina začali tvoriť pred 340 miliónmi rokov z rastlín, ktoré rástli. na súši.
Zemný plyn a ropa sa zvyčajne nachádzajú spolu s vodou v ropných vrstvách umiestnených medzi vrstvami hornín (obr. 2). Pojem „zemný plyn“ je použiteľný aj pre plyny, ktoré vznikajú v prírodných podmienkach v dôsledku rozkladu uhlia. Zemný plyn a ropa sa ťažia na všetkých kontinentoch okrem Antarktídy. Najväčšími producentmi zemného plynu na svete sú Rusko, Alžírsko, Irán a Spojené štáty americké. Najväčšími producentmi ropy sú Venezuela, Saudská Arábia, Kuvajt a Irán.
Zemný plyn pozostáva najmä z metánu (tabuľka 1).
Surový olej je olejovitá kvapalina, ktorá môže mať rôznu farbu od tmavohnedej alebo zelenej až po takmer bezfarebnú. Obsahuje veľké množstvo alkánov. Sú medzi nimi nerozvetvené alkány, rozvetvené alkány a cykloalkány s počtom atómov uhlíka od 5 do 40. Priemyselný názov týchto cykloalkánov je dobre známy. Surová ropa tiež obsahuje približne 10 % aromatických uhľovodíkov, ako aj malé množstvá iných zlúčenín obsahujúcich síru, kyslík a dusík.
Obrázok 2 Zemný plyn a ropa sa nachádzajú uväznené medzi vrstvami hornín.
Tabuľka 1 Zloženie zemného plynu
Uhlie je najstarším zdrojom energie, ktorý ľudstvo pozná. Ide o minerál (obr. 3), ktorý pri tom vznikol z rastlinnej hmoty metamorfóza. Metamorfované horniny sa nazývajú horniny, ktorých zloženie prešlo zmenami v podmienkach vysokého tlaku, ako aj vysokých teplôt. Produktom prvej etapy vzniku uhlia je rašelina,čo je rozložená organická hmota. Uhlie vzniká z rašeliny po jej pokrytí sedimentárnymi horninami. Tieto sedimentárne horniny sa nazývajú preťažené. Preťažené zrážky znižujú vlhkosť rašeliny.
Pri klasifikácii uhlia sa používajú tri kritériá: čistota(určené podľa relatívneho obsahu uhlíka v percentách); typu(určené zložením pôvodnej rastlinnej hmoty); stupňa(v závislosti od stupňa metamorfózy).
Fosílne uhlie najnižšej kvality sú hnedé uhlie A lignit(Tabuľka 2). Sú najbližšie k rašeline a vyznačujú sa relatívne nízkym obsahom uhlíka a vysokým obsahom vlhkosti. Uhlie vyznačuje sa nižším obsahom vlhkosti a má široké využitie v priemysle. Najsuchšia a najtvrdšia trieda uhlia je antracitová. Používa sa na vykurovanie domácností a varenie.
V poslednej dobe vďaka technické pokrokyčoraz ekonomickejšie splyňovanie uhlia. Produkty splyňovania uhlia zahŕňajú oxid uhoľnatý, oxid uhličitý, vodík, metán a dusík. Používajú sa ako plynné palivo alebo ako surovina na výrobu rôznych chemických produktov a hnojív.
Uhlie, ako je uvedené nižšie, je dôležitým zdrojom surovín na výrobu aromatických zlúčenín.
Obrázok 3 Variant molekulárneho modelu nízkokvalitného uhlia. Uhlie je komplexná zmes chemikálií, ktoré zahŕňajú uhlík, vodík a kyslík, ako aj malé množstvá dusíka, síry a nečistôt iných prvkov. Okrem toho zloženie uhlia v závislosti od jeho kvality zahŕňa rôzne množstvo vlhkosti a rôznych minerálov.
Obrázok 4 Uhľovodíky nachádzajúce sa v biologických systémoch.
Uhľovodíky sa prirodzene vyskytujú nielen vo fosílnych palivách, ale aj v niektorých materiáloch biologického pôvodu. Prírodný kaučuk je príkladom prírodného uhľovodíkového polyméru. Molekula gumy pozostáva z tisícok štruktúrnych jednotiek, ktorými sú metylbuta-1,3-dién (izoprén); jeho štruktúra je schematicky znázornená na obr. 4. Metylbuta-1,3-dién má nasledujúcu štruktúru:
prírodná guma. Približne 90 % prírodného kaučuku, ktorý sa v súčasnosti celosvetovo ťaží, pochádza z brazílskeho kaučukovníka Hevea brasiliensis, ktorý sa pestuje najmä v rovníkových krajinách Ázie. Miazga tohto stromu, ktorá je latexom (koloidný vodný roztok polyméru), sa zbiera z rezov urobených nožom na kôre. Latex obsahuje približne 30% kaučuku. Jeho drobné čiastočky sú suspendované vo vode. Šťava sa naleje do hliníkových nádob, kde sa pridá kyselina, ktorá spôsobí zrážanie gumy.
Mnohé ďalšie prírodné zlúčeniny tiež obsahujú izoprénové štruktúrne fragmenty. Napríklad limonén obsahuje dve izoprénové skupiny. Limonén je hlavnou zložkou olejov extrahovaných z kôry citrusových plodov, ako sú citróny a pomaranče. Táto zlúčenina patrí do triedy zlúčenín nazývaných terpény. Terpény obsahujú vo svojich molekulách 10 atómov uhlíka (zlúčeniny C10) a zahŕňajú dva izoprénové fragmenty spojené navzájom do série („hlava k chvostu“). Zlúčeniny so štyrmi izoprénovými fragmentmi (C20-zlúčeniny) sa nazývajú diterpény a so šiestimi izoprénovými fragmentmi - triterpény (C30-zlúčeniny). Skvalén, ktorý sa nachádza v oleji zo žraločej pečene, je triterpén. Tetraterpény (zlúčeniny C 40) obsahujú osem izoprénových fragmentov. Tetraterpény sa nachádzajú v pigmentoch rastlinných a živočíšnych tukov. Ich farba je spôsobená prítomnosťou dlhého konjugovaného systému dvojitých väzieb. Napríklad β-karotén je zodpovedný za charakteristickú oranžovú farbu mrkvy.
Alkány, alkény, alkíny a arény sa získavajú rafináciou ropy (pozri nižšie). Uhlie je tiež dôležitým zdrojom surovín na výrobu uhľovodíkov. Na tento účel sa uhlie ohrieva bez prístupu vzduchu v retortovej peci. Výsledkom je koks, uhoľný decht, amoniak, sírovodík a uhoľný plyn. Tento proces sa nazýva deštruktívna destilácia uhlia. Ďalšou frakčnou destiláciou uhoľného dechtu sa získajú rôzne arény (tabuľka 3). Pri interakcii koksu s parou vzniká vodný plyn:
Tabuľka 3 Niektoré aromatické zlúčeniny získané frakčnou destiláciou uhoľného dechtu (dechtu)
Alkány a alkény možno získať z vodného plynu pomocou Fischer-Tropschovho procesu. Na tento účel sa vodný plyn zmieša s vodíkom a pri zvýšenej teplote a pod tlakom 200 až 300 atm sa vedie cez povrch železného, kobaltového alebo niklového katalyzátora.
Fischer-Tropsch proces tiež umožňuje získať metanol a iné organické zlúčeniny obsahujúce kyslík z vodného plynu:
Táto reakcia sa uskutočňuje v prítomnosti katalyzátora na báze oxidu chromitého pri teplote 300 °C a pri tlaku 300 atm.
V priemyselných krajinách sa uhľovodíky ako metán a etylén čoraz viac vyrábajú z biomasy. Bioplyn pozostáva hlavne z metánu. Etylén možno získať dehydratáciou etanolu, ktorý vzniká pri fermentačných procesoch.
Dikarbid vápenatý sa získava aj z koksu zahrievaním jeho zmesi s oxidom vápenatým pri teplotách nad 2000 °C v elektrickej peci:
Keď dikarbid vápenatý reaguje s vodou, vzniká acetylén. Takýto proces otvára ďalšiu možnosť syntézy nenasýtených uhľovodíkov z koksu.
Ropa je komplexná zmes uhľovodíkov a iných zlúčenín. V tejto podobe je málo využívaný. Najprv sa spracuje na ďalšie produkty, ktoré majú praktické využitie. Preto sa ropa prepravuje tankermi alebo potrubím do rafinérií.
Rafinácia ropy zahŕňa množstvo fyzikálnych a chemických procesov: frakčnú destiláciu, krakovanie, reformovanie a odsírenie.
Surová ropa sa delí na mnoho zložiek, pričom sa podrobuje jednoduchej, frakčnej a vákuovej destilácii. Povaha týchto procesov, ako aj počet a zloženie výsledných ropných frakcií závisia od zloženia ropy a od požiadaviek na jej jednotlivé frakcie.
Z ropy sa v prvom rade odstraňujú plynové nečistoty v nej rozpustené tak, že sa podrobia jednoduchej destilácii. Olej sa potom podrobí primárna destilácia, v dôsledku čoho sa delí na plyn, ľahké a stredné frakcie a vykurovací olej. Ďalšia frakčná destilácia ľahkých a stredných frakcií, ako aj vákuová destilácia vykurovacieho oleja vedie k vzniku Vysoké číslo zlomky. V tabuľke. 4 ukazuje rozsahy teplôt varu a zloženie rôznych olejových frakcií a na obr. 5 je znázornená schéma zariadenia primárnej destilačnej (rektifikačnej) kolóny na destiláciu oleja. Prejdime teraz k popisu vlastností jednotlivých ropných frakcií.
Tabuľka 4 Typické olejové destilačné frakcie
Obrázok 5 Primárna destilácia ropy.
plynná frakcia. Plyny získané pri rafinácii ropy sú najjednoduchšie nerozvetvené alkány: etán, propán a butány. Táto frakcia má priemyselný názov rafinérsky (ropný) plyn. Zo surovej ropy sa odstraňuje pred primárnou destiláciou alebo sa oddeľuje od benzínovej frakcie po primárnej destilácii. Rafinérsky plyn sa používa ako plynné palivo alebo sa skvapalňuje pod tlakom, aby sa získal skvapalnený ropný plyn. Ten sa predáva ako kvapalné palivo alebo sa používa ako surovina na výrobu etylénu v krakovacích zariadeniach.
benzínová frakcia. Táto frakcia sa používa na získanie rôznych druhov motorových palív. Ide o zmes rôznych uhľovodíkov vrátane priamych a rozvetvených alkánov. Spaľovacie charakteristiky nerozvetvených alkánov nie sú ideálne vhodné pre spaľovacie motory. Preto sa benzínová frakcia často tepelne reformuje, aby sa nerozvetvené molekuly premenili na rozvetvené. Pred použitím sa táto frakcia zvyčajne zmieša s rozvetvenými alkánmi, cykloalkánmi a aromatickými zlúčeninami získanými z iných frakcií katalytickým krakovaním alebo reformovaním.
Kvalitu benzínu ako motorového paliva určuje jeho oktánové číslo. Označuje objemové percento 2,2,4-trimetylpentánu (izooktán) v zmesi 2,2,4-trimetylpentánu a heptánu (alkán s priamym reťazcom), ktorý má rovnaké charakteristiky detonačného horenia ako skúšobný benzín.
Nekvalitné motorové palivo má oktánové číslo nula, zatiaľ čo dobré palivo má oktánové číslo 100. Oktánové číslo benzínovej frakcie získanej z ropy je zvyčajne menšie ako 60. Spaľovacie vlastnosti benzínu sa zlepšujú pridaním antidetonačná prísada, ktorou je tetraetylolovo (IV) , Рb (С 2 Н 5) 4 . Tetraetylolovo je bezfarebná kvapalina získaná zahrievaním chlóretánu so zliatinou sodíka a olova:
Počas spaľovania benzínu s obsahom tejto prísady vznikajú častice olova a oxidu olovnatého. Spomaľujú určité fázy horenia benzínu a tým zabraňujú jeho výbuchu. Spolu s tetraetylolovom sa do benzínu pridáva 1,2-dibrómetán. Reaguje s olovom a olovnatým (II) za vzniku bromidu olovnatého. Keďže bromid olovnatý je prchavá zlúčenina, odstraňuje sa z motora auta výfukovými plynmi.
Nafta (nafta). Táto frakcia olejovej destilácie sa získava v intervale medzi benzínovou a petrolejovou frakciou. Pozostáva prevažne z alkánov (tab. 5).
Ťažký benzín sa tiež získava frakčnou destiláciou ľahkej olejovej frakcie získanej z uhoľného dechtu (tabuľka 3). Uhoľnodechtová nafta má vysoký obsah aromatických uhľovodíkov.
Väčšina ťažkého benzínu vyrobeného pri rafinácii ropy sa premení na benzín. Značná časť sa však používa ako surovina na výrobu iných chemikálií.
Tabuľka 5 Zloženie uhľovodíkov v naftovej frakcii typickej ropy na Blízkom východe
Petrolej. Petrolejová frakcia pri destilácii ropy pozostáva z alifatických alkánov, naftalénov a aromatických uhľovodíkov. Časť sa rafinuje na použitie ako zdroj nasýtených parafínových uhľovodíkov a druhá časť sa krakuje, aby sa premenila na benzín. Prevažná časť kerozínu sa však používa ako palivo pre prúdové lietadlá.
plynový olej. Táto frakcia rafinácie ropy je známa ako motorová nafta. Časť z neho sa krakuje na výrobu rafinérskeho plynu a benzínu. Plynový olej sa však používa najmä ako palivo pre dieselové motory. V naftovom motore sa palivo zapáli zvýšeným tlakom. Preto sa zaobídu bez zapaľovacích sviečok. Plynový olej sa používa aj ako palivo pre priemyselné pece.
palivový olej. Táto frakcia zostane po odstránení všetkých ostatných frakcií z oleja. Väčšina z neho sa používa ako kvapalné palivo na vykurovanie kotlov a výrobu pary v priemyselných závodoch, elektrárňach a lodných motoroch. Časť vykurovacieho oleja sa však podrobí vákuovej destilácii, čím sa získajú mazacie oleje a parafínový vosk. Mazacie oleje sa ďalej rafinujú extrakciou rozpúšťadlom. Tmavý viskózny materiál, ktorý zostane po vákuovej destilácii vykurovacieho oleja, sa nazýva „bitúmen“ alebo „asfalt“. Používa sa na výrobu povrchov ciest.
Diskutovali sme o tom, ako môže frakčná a vákuová destilácia spolu s extrakciou rozpúšťadlom rozdeliť ropu na rôzne frakcie praktického významu. Všetky tieto procesy sú fyzikálne. Ale chemické procesy sa používajú aj na rafináciu ropy. Tieto procesy možno rozdeliť do dvoch typov: krakovanie a reformovanie.
V tomto procese sa veľké molekuly frakcií s vysokou teplotou varu rozložia na menšie molekuly, ktoré tvoria frakcie s nízkou teplotou varu. Krakovanie je nevyhnutné, pretože dopyt po ropných frakciách s nízkou teplotou varu – najmä po benzíne – často prevyšuje možnosť získať ich z frakčnej destilácie ropy.
V dôsledku krakovania sa okrem benzínu získavajú aj alkény, ktoré sú potrebné ako suroviny pre chemický priemysel. Krakovanie sa zase delí na tri hlavné typy: hydrokrakovanie, katalytické krakovanie a tepelné krakovanie.
Hydrokrakovanie. Tento typ krakovania umožňuje premieňať vysokovriace ropné frakcie (vosky a ťažké oleje) na nízkovriace frakcie. Proces hydrokrakovania spočíva v tom, že frakcia, ktorá sa má krakovať, sa zahrieva pod veľmi vysoký tlak vo vodíkovej atmosfére. To vedie k prasknutiu veľkých molekúl a pridávaniu vodíka k ich fragmentom. V dôsledku toho sa vytvárajú nasýtené molekuly malých rozmerov. Hydrokrakovanie sa používa na výrobu plynových olejov a benzínov z ťažších frakcií.
katalytické krakovanie. Výsledkom tejto metódy je zmes nasýtených a nenasýtených produktov. Katalytické krakovanie sa uskutočňuje pri relatívne nízkych teplotách a ako katalyzátor sa používa zmes oxidu kremičitého a oxidu hlinitého. Z ťažkých ropných frakcií sa tak získava kvalitný benzín a nenasýtené uhľovodíky.
Tepelné praskanie. Veľké molekuly uhľovodíkov obsiahnuté vo frakciách ťažkého oleja možno rozložiť na menšie molekuly zahriatím týchto frakcií na teploty nad ich bodom varu. Ako pri katalytickom krakovaní, aj v tomto prípade sa získa zmes nasýtených a nenasýtených produktov. Napríklad,
Tepelné krakovanie je dôležité najmä pri výrobe nenasýtených uhľovodíkov, ako je etylén a propén. Parné krekry sa používajú na tepelné krakovanie. V týchto jednotkách sa uhľovodíková surovina najskôr zahreje v peci na 800 °C a potom sa zriedi parou. To zvyšuje výťažok alkénov. Po rozštiepení veľkých molekúl pôvodných uhľovodíkov na menšie molekuly sa horúce plyny ochladia na približne 400 °C vodou, ktorá sa premení na stlačenú paru. Potom ochladené plyny vstupujú do destilačnej (frakčnej) kolóny, kde sa ochladia na 40°C. Kondenzácia väčších molekúl vedie k tvorbe benzínu a plynového oleja. Neskondenzované plyny sú stlačené v kompresore, ktorý je poháňaný stlačenou parou získanou z kroku chladenia plynu. Konečná separácia produktov sa uskutočňuje vo frakčných destilačných kolónach.
Tabuľka 6 Výťažok produktov parného krakovania z rôznych uhľovodíkových surovín (hmotn. %)
IN európske krajinyŤažký benzín je hlavnou surovinou na výrobu nenasýtených uhľovodíkov katalytickým krakovaním. V Spojených štátoch je na tento účel hlavnou surovinou etán. Ľahko sa získava v rafinériách ako zložka skvapalneného ropného plynu alebo zemného plynu a tiež z ropných vrtov ako zložka prírodných plynov. Propán, bután a plynový olej sa tiež používajú ako surovina na krakovanie parou. Produkty krakovania etánu a ťažkého benzínu sú uvedené v tabuľke. 6.
Krakovacie reakcie prebiehajú radikálnym mechanizmom.
Na rozdiel od krakovacích procesov, ktoré spočívajú v štiepení väčších molekúl na menšie, reformovacie procesy vedú k zmene štruktúry molekúl alebo k ich spájaniu do väčších molekúl. Reformovanie sa používa pri rafinácii ropy na premenu nízkokvalitných rezkov benzínu na vysokokvalitné rezky. Okrem toho sa používa na získavanie surovín pre petrochemický priemysel. Reformačné procesy možno rozdeliť do troch typov: izomerizácia, alkylácia a cyklizácia a aromatizácia.
Izomerizácia. V tomto procese molekuly jedného izoméru prechádzajú preskupením za vzniku iného izoméru. Proces izomerizácie je veľmi dôležitý pre zlepšenie kvality benzínovej frakcie získanej po primárnej destilácii ropy. Už sme poukázali na to, že táto frakcia obsahuje príliš veľa nerozvetvených alkánov. Môžu sa premeniť na rozvetvené alkány zahriatím tejto frakcie na 500-600 °C pod tlakom 20-50 atm. Tento proces sa nazýva tepelné reformovanie.
Môže sa tiež použiť na izomerizáciu alkánov s priamym reťazcom katalytické reformovanie. Napríklad bután môže byť izomerizovaný na 2-metylpropán s použitím katalyzátora chloridu hlinitého pri teplote 100 °C alebo vyššej:
Táto reakcia má iónový mechanizmus, ktorý sa uskutočňuje za účasti karbokatiónov.
Alkylácia. V tomto procese sa alkány a alkény, ktoré vznikajú krakovaním, rekombinujú za vzniku vysokokvalitných benzínov. Takéto alkány a alkény majú typicky dva až štyri atómy uhlíka. Proces sa uskutočňuje pri nízkej teplote s použitím silného kyslého katalyzátora, ako je kyselina sírová:
Táto reakcia prebieha podľa iónového mechanizmu za účasti karbokationu (CH 3) 3 C +.
Cyklizácia a aromatizácia. Keď frakcie benzínu a ťažkého benzínu získané ako výsledok primárnej destilácie ropy prechádzajú cez povrch takých katalyzátorov, ako je oxid platiny alebo molybdénu (VI), na substráte oxidu hlinitého, pri teplote 500 °C a pod tlakom 10–20 atm, dochádza k cyklizácii s následnou aromatizáciou hexánu a iných alkánov s dlhšími priamymi reťazcami:
Odstránenie vodíka z hexánu a potom z cyklohexánu sa nazýva dehydrogenácii. Tento typ reformovania je v podstate jedným z procesov krakovania. Hovorí sa tomu platforming, katalytické reformovanie alebo jednoducho reformovanie. V niektorých prípadoch sa do reakčného systému zavádza vodík, aby sa zabránilo úplnému rozkladu alkánu na uhlík a udržala sa aktivita katalyzátora. V tomto prípade sa proces nazýva hydroforming.
Surová ropa obsahuje sírovodík a ďalšie zlúčeniny obsahujúce síru. Obsah síry v rope závisí od poľa. Ropa, ktorá sa získava z kontinentálneho šelfu Severného mora, má nízky obsah síry. Pri destilácii ropy sa rozkladajú organické zlúčeniny obsahujúce síru a v dôsledku toho vzniká ďalší sírovodík. Sírovodík vstupuje do rafinérskeho plynu alebo frakcie LPG. Keďže sírovodík má vlastnosti slabej kyseliny, možno ho odstrániť úpravou ropných produktov nejakou slabou zásadou. Síra sa môže získať z takto získaného sírovodíka spaľovaním sírovodíka na vzduchu a prechodom produktov spaľovania cez povrch katalyzátora na báze oxidu hlinitého pri teplote 400 °C. Celková reakcia tohto procesu je opísaná rovnicou
Približne 75 % všetkej elementárnej síry, ktorú v súčasnosti využíva priemysel nesocialistických krajín, sa získava z ropy a zemného plynu.
Približne 90 % všetkej vyrobenej ropy sa používa ako palivo. Aj keď je podiel ropy používaný na výrobu petrochemických produktov malý, tieto produkty sú veľmi dôležité. Mnoho tisíc organických zlúčenín sa získava z produktov destilácie ropy (tabuľka 7). Z nich sa zasa vyrábajú tisíce produktov, ktoré uspokojujú nielen naliehavé potreby modernej spoločnosti, ale aj potreby pohodlia (obr. 6).
Tabuľka 7 Uhľovodíkové suroviny pre chemický priemysel
Hoci rôzne skupiny chemických produktov uvedené na obr. 6 sú široko označované ako petrochemické látky, pretože sú odvodené z ropy, treba poznamenať, že mnohé organické produkty, najmä aromatické, sa priemyselne získavajú z uhoľného dechtu a iných zdrojov surovín. A predsa sa približne 90 % všetkých surovín pre ekologický priemysel získava z ropy.
Niektoré typické príklady použitia uhľovodíkov ako surovín pre chemický priemysel budú zvážené nižšie.
Obrázok 6 Aplikácia petrochemických produktov.
Metán nie je len jedným z najdôležitejších palív, ale má aj mnoho ďalších využití. Používa sa na získanie tzv syntézny plyn alebo syngas. Podobne ako vodný plyn, ktorý sa vyrába z koksu a pary, aj syntézny plyn je zmesou oxidu uhoľnatého a vodíka. Syntézny plyn sa vyrába zahrievaním metánu alebo ťažkého benzínu na približne 750 °C pri tlaku približne 30 atm v prítomnosti niklového katalyzátora:
Syntézny plyn sa používa na výrobu vodíka v Haberovom procese (syntéza amoniaku).
Syntetický plyn sa používa aj na výrobu metanolu a iných organických zlúčenín. V procese získavania metanolu sa syntézny plyn vedie cez povrch katalyzátora na báze oxidu zinočnatého a medi pri teplote 250 °C a tlaku 50–100 atm, čo vedie k reakcii
Syntézny plyn používaný na tento proces musí byť dôkladne vyčistený od nečistôt.
Metanol ľahko podlieha katalytickému rozkladu, pri ktorom sa z neho opäť získava syntézny plyn. Je veľmi výhodné použiť na prepravu syngasu. Metanol je jednou z najdôležitejších surovín pre petrochemický priemysel. Používa sa napríklad na získanie kyseliny octovej:
Katalyzátorom pre tento proces je rozpustný aniónový komplex ródia. Táto metóda sa používa na priemyselnú výrobu kyseliny octovej, ktorej dopyt prevyšuje rozsah jej výroby v dôsledku fermentačného procesu.
Rozpustné zlúčeniny ródia sa môžu v budúcnosti použiť ako homogénne katalyzátory na výrobu etán-1,2-diolu zo syntézneho plynu:
Táto reakcia prebieha pri teplote 300 °C a tlaku asi 500-1000 atm. V súčasnosti tento proces nie je ekonomicky životaschopný. Produkt tejto reakcie (jeho triviálny názov je etylénglykol) sa používa ako nemrznúca zmes a na výrobu rôznych polyesterov, napríklad terylénu.
Metán sa tiež používa na výrobu chlórmetánu, ako je trichlórmetán (chloroform). Chlórmetány majú rôzne využitie. Napríklad chlórmetán sa používa pri výrobe silikónov.
Napokon, metán sa čoraz viac používa na výrobu acetylénu.
Táto reakcia prebieha pri približne 1500 °C. Na zahriatie metánu na túto teplotu sa spaľuje za podmienok obmedzeného prístupu vzduchu.
Etán má tiež množstvo dôležitých použití. Používa sa v procese získavania chlóretánu (etylchloridu). Ako bolo uvedené vyššie, etylchlorid sa používa na výrobu tetraetylolova(IV). V Spojených štátoch je etán dôležitou surovinou na výrobu etylénu (tabuľka 6).
Propán hrá dôležitú úlohu pri priemyselnej výrobe aldehydov, ako je metánal (formaldehyd) a etanal (octový aldehyd). Tieto látky sú obzvlášť dôležité v plastikárskom priemysle. Bután sa používa na výrobu buta-1,3-diénu, ktorý, ako bude opísané nižšie, sa používa na výrobu syntetického kaučuku.
Etylén. Jedným z najvýznamnejších alkénov a vôbec jedným z najvýznamnejších produktov petrochemického priemyslu je etylén. Je to surovina pre mnohé plasty. Poďme si ich vymenovať.
Polyetylén. Polyetylén je produkt polymerizácie etylénu:
Polychlóretylén. Tento polymér sa tiež nazýva polyvinylchlorid (PVC). Získava sa z chlóretylénu (vinylchloridu), ktorý sa zase získava z etylénu. Celková reakcia:
1,2-Dichlóretán sa získava vo forme kvapaliny alebo plynu s použitím chloridu zinočnatého alebo chloridu železitého ako katalyzátora.
Keď sa 1,2-dichlóretán zahreje na teplotu 500 °C pod tlakom 3 atm v prítomnosti pemzy, vytvorí sa chlóretylén (vinylchlorid).
Ďalší spôsob výroby chlóretylénu je založený na zahrievaní zmesi etylénu, chlorovodíka a kyslíka na 250 °C v prítomnosti chloridu meďnatého (katalyzátora):
polyesterové vlákno. Príkladom takéhoto vlákna je terylén. Získava sa z etán-1,2-diolu, ktorý sa zase syntetizuje z epoxyetánu (etylénoxidu) takto:
Etán-1,2-diol (etylénglykol) sa používa aj ako nemrznúca zmes a na výrobu syntetických detergentov.
Etanol sa získava hydratáciou etylénu pomocou kyseliny fosforečnej na nosiči oxidu kremičitého ako katalyzátora:
Etanol sa používa na výrobu etanolu (acetaldehydu). Okrem toho sa používa ako rozpúšťadlo pre laky a laky, ako aj v kozmetickom priemysle.
Nakoniec sa etylén používa aj na výrobu chlóretánu, ktorý sa, ako už bolo spomenuté vyššie, používa na výrobu tetraetylolova(IV), prísady proti detonácii do benzínu.
propén. Propén (propylén), podobne ako etylén, sa používa na syntézu rôznych chemických produktov. Mnohé z nich sa používajú pri výrobe plastov a gumy.
Polypropén. Polypropén je produkt polymerizácie propénu:
Propanón a propenal. Propanón (acetón) je široko používaný ako rozpúšťadlo a používa sa aj pri výrobe plastu známeho ako plexisklo (polymetylmetakrylát). Propanón sa získava z (1-metyletyl)benzénu alebo z propán-2-olu. Ten sa získava z propénu takto:
Oxidácia propénu v prítomnosti katalyzátora na báze oxidu meďnatého pri teplote 350 °C vedie k produkcii propenalu (akrylaldehydu):
Propán-1,2,3-triol. Propán-2-ol, peroxid vodíka a propenal získané v procese opísanom vyššie sa môžu použiť na získanie propán-1,2,3-triolu (glycerolu):
Glycerín sa používa pri výrobe celofánového filmu.
propennitril (akrylonitril). Táto zlúčenina sa používa na výrobu syntetických vlákien, gumy a plastov. Získava sa prechodom zmesi propénu, amoniaku a vzduchu cez povrch molybdénanového katalyzátora pri teplote 450 °C:
Metylbuta-1,3-dién (izoprén). Syntetické kaučuky sa získavajú jeho polymerizáciou. Izoprén sa vyrába pomocou nasledujúceho viacstupňového procesu:
Epoxidový propán používa sa na výrobu polyuretánových pien, polyesterov a syntetických detergentov. Syntetizuje sa takto:
But-1-én, but-2-én a buta-1,2-dién používané na výrobu syntetických kaučukov. Ak sa ako suroviny pre tento proces použijú butény, najskôr sa premenia na buta-1,3-dién dehydrogenáciou v prítomnosti katalyzátora - zmesi oxidu chrómového (III) s oxidom hlinitým:
Najvýznamnejším predstaviteľom radu alkínov je etín (acetylén). Acetylén má mnoho použití, napr.
- ako palivo v kyslíko-acetylénových horákoch na rezanie a zváranie kovov. Pri horení acetylénu v čistom kyslíku vznikajú v jeho plameni teploty až 3000°C;
- získať chlóretylén (vinylchlorid), hoci etylén sa v súčasnosti stáva najdôležitejšou surovinou na syntézu chlóretylénu (pozri vyššie).
- získanie rozpúšťadla 1,1,2,2-tetrachlóretánu.
Benzén a metylbenzén (toluén) sa vyrábajú vo veľkých množstvách pri rafinácii ropy. Keďže metylbenzén sa v tomto prípade získava dokonca vo väčších množstvách, ako je potrebné, časť sa premení na benzén. Na tento účel sa zmes metylbenzénu s vodíkom vedie cez povrch platinového katalyzátora podporovaného oxidom hlinitým pri teplote 600 °C pod tlakom:
Tento proces sa nazýva hydroalkylácia .
Benzén sa používa ako surovina pre množstvo plastov.
(1-metyletyl)benzén(kumén alebo 2-fenylpropán). Používa sa na výrobu fenolu a propanónu (acetón). Fenol sa používa pri syntéze rôznych kaučukov a plastov. Tri kroky v procese výroby fenolu sú uvedené nižšie.
Poly(fenyletylén)(polystyrén). Monomérom tohto polyméru je fenyletylén (styrén). Získava sa z benzénu:
Podiel Ruska na svetovej produkcii nerastných surovín zostáva vysoký a predstavuje 11,6 % v prípade ropy, 28,1 % v prípade plynu a 12 – 14 % v prípade uhlia. Pokiaľ ide o preskúmané zásoby nerastných surovín, Rusko zaujíma vedúce postavenie vo svete. S okupovaným územím 10% sa v útrobách Ruska koncentruje 12-13% svetových zásob ropy, 35% plynu a 12% uhlia. V štruktúre nerastnej základne krajiny pripadá viac ako 70 % zásob na zdroje palivovo-energetického komplexu (ropa, plyn, uhlie). Celková hodnota preskúmaných a odhadnutých nerastných surovín je 28,5 bilióna dolárov, čo je rádovo vyššie ako náklady na všetky sprivatizované nehnuteľnosti v Rusku.
Tabuľka 8 Palivový a energetický komplex Ruskej federácie
Palivovo-energetický komplex je chrbtovou kosťou domácej ekonomiky: podiel palivový a energetický komplex celkový vývoz v roku 1996 bude predstavovať takmer 40 % (25 miliárd dolárov). Približne 35% všetkých príjmov federálneho rozpočtu na rok 1996 (121 z 347 biliónov rubľov) sa plánuje získať z činností podnikov komplexu. Citeľný je podiel palivového a energetického komplexu na celkovom objeme obchodovateľných produktov, ktoré ruské podniky plánujú vyrábať v roku 1996. Z 968 biliónov rubľov. obchodovateľných produktov (v bežných cenách) bude podiel palivových a energetických podnikov predstavovať takmer 270 biliónov rubľov alebo viac ako 27 % (tabuľka 8). Palivový a energetický komplex zostáva najväčším priemyselným komplexom s kapitálovými investíciami (viac ako 71 biliónov rubľov v roku 1995) a priťahujúcim investície (1,2 miliardy USD z Svetová banka za posledné dva roky) podnikom vo všetkých ich odvetviach.
Ropný priemysel Ruskej federácie sa dlhodobo rozvíja predĺžiť vážne. Dosiahlo sa to objavením a uvedením do prevádzky v 50-70 rokoch veľkých vysoko produktívnych ložísk v Región Ural-Povolga a západnej Sibíri, ako aj výstavba nových a rozširovanie existujúcich ropných rafinérií. Vysoká produktivita polí umožnila zvýšiť produkciu ropy o 20-25 miliónov ton ročne s minimálnymi špecifickými kapitálovými investíciami a relatívne nízkymi nákladmi na materiálne a technické zdroje. Zároveň sa však rozvoj ložísk uskutočňoval neprijateľne vysokým tempom (od 6 do 12 % čerpania počiatočných zásob) a infraštruktúra a bytová výstavba po celé tie roky výrazne zaostávali v ropnom priemysle. produkčné regióny. V roku 1988 sa v Rusku vyrobilo maximálne množstvo ropného a plynového kondenzátu - 568,3 milióna ton, čo predstavuje 91 % produkcie ropy v celej Únii. V útrobách územia Ruska a priľahlých vodných plôch morí sa nachádza asi 90 % overených zásob ropy všetkých republík, ktoré boli predtým súčasťou ZSSR. Na celom svete sa základňa nerastných surovín rozvíja podľa schémy rozširovania reprodukcie. To znamená, že ročne je potrebné previesť o 10-15% viac na rybárov z nových ložísk, ako vyprodukujú. Je to potrebné na udržanie vyváženej štruktúry produkcie, aby priemysel nepociťoval nedostatok surovín Počas rokov reforiem sa vyhrotovala otázka investícií do geologického prieskumu. Vývoj jedného milióna ton ropy si vyžaduje investície vo výške dvoch až piatich miliónov amerických dolárov. Okrem toho sa tieto prostriedky vrátia až po 3-5 rokoch. Medzitým, aby sa vyrovnal pokles produkcie, je potrebné vyvinúť 250-300 miliónov ton ropy ročne. Za posledných päť rokov bolo preskúmaných 324 ropných a plynových polí, 70-80 polí bolo uvedených do prevádzky. Na geológiu sa v roku 1995 vynaložilo len 0,35 % HDP (v r bývalý ZSSR tieto náklady boli trikrát vyššie). Je tu zadržiavaný dopyt po produktoch geológov – preskúmaných ložiskách. Geologickému úradu sa však v roku 1995 predsa len podarilo zastaviť pokles produkcie vo svojom odvetví. Objem hĺbkových prieskumných vrtov v roku 1995 vzrástol o 9 % v porovnaní s rokom 1994. Z 5,6 bilióna rubľov financovania 1.5 bilióna ruble geológovia dostávali centrálne. rozpočet na rok 1996 Roskomnedra je 14 biliónov rubľov, z toho 3 bilióny sú centralizované investície. To je len štvrtina investícií bývalého ZSSR do geológie Ruska.
Surovinová základňa Ruska podlieha vytvoreniu vhodných ekonomických podmienok pre rozvoj prieskum práca môže zabezpečiť relatívne dlhé obdobie úrovne produkcie potrebnej na uspokojenie potrieb krajiny v oblasti ropy. Je potrebné vziať do úvahy, že v Ruskej federácii po sedemdesiatych rokoch nebolo objavené ani jedno veľké vysoko produktívne pole a novo navýšené zásoby sa z hľadiska ich podmienok prudko zhoršujú. Napríklad v dôsledku geologických podmienok priemerný prietok jedného nového vrtu v regióne Tyumen klesol zo 138 ton v roku 1975 na 10-12 ton v roku 1994, t.j. viac ako 10-krát. Výrazne vzrástli náklady na finančné a materiálno-technické zdroje na vytvorenie 1 tony novej kapacity. Stav rozvoja veľkých vysokoproduktívnych polí je charakterizovaný rozvojom zásob vo výške 60-90% počiatočných vyťažiteľných zásob, čo predurčilo prirodzený pokles ťažby ropy.
Prechod na trhové vzťahy si vyžaduje zmenu prístupov k vytváraniu ekonomických podmienok pre fungovanie podnikov, pripisovanie tí, ktorí sú do ťažobného priemyslu. V ropnom priemysle, ktorý sa vyznačuje neobnoviteľnými zdrojmi cenných nerastných surovín – ropy, existujúce ekonomické prístupy vylučujú značnú časť zásob z rozvoja z dôvodu neefektívnosti ich rozvoja podľa súčasných ekonomických kritérií. Odhady ukazujú, že z ekonomických dôvodov jednotlivé ropné spoločnosti nemôžu dosiahnuť ekonomický obrat od 160 do 1057 miliónov ton zásob ropy.
Ropný priemysel s významným bezpečnosť bilančné rezervy, posledné roky zhoršenie č moja práca. V priemere pokles ťažby ropy za rok o dey existujúci fond sa odhaduje na 20 %. Z tohto dôvodu je pre udržanie dosiahnutej úrovne ťažby ropy v Rusku potrebné zaviesť nové kapacity 115 – 120 miliónov ton ročne, čo si vyžaduje vyvŕtanie 62 miliónov metrov ťažobných vrtov a v skutočnosti v roku 1991 27,5 mil. metrov bolo navŕtaných av roku 1995 - 9,9 milióna m.
Nedostatok financií viedol k prudkému zníženiu objemu priemyselnej a občianskej výstavby najmä na západnej Sibíri. V dôsledku toho došlo k poklesu prác na rozvoji ropných polí, výstavbe a rekonštrukcii zberných a prepravných systémov ropy, výstavbe bytov, škôl, nemocníc a iných zariadení, čo bolo jedným z dôvodov napätej sociálnej situáciu v regiónoch produkujúcich ropu. Bol narušený program výstavby pridružených zariadení na využívanie plynu. V dôsledku toho sa ročne spáli viac ako 10 miliárd m3 ropného plynu. Z dôvodu nemožnosti rekonštrukcie ropovody systémov na poliach, neustále dochádza k početným prasknutiam potrubí. Len v roku 1991 sa z tohto dôvodu stratilo viac ako 1 milión ton ropy a došlo k veľkým škodám na životnom prostredí. Zníženie stavebných zákaziek viedlo k rozpadu mocných stavebných organizácií na západnej Sibíri.
Jedným z hlavných dôvodov krízy v ropnom priemysle je aj nedostatok potrebného poľného vybavenia a potrubí. V priemere deficit v zabezpečení priemyslu materiálno-technickými prostriedkami presahuje 30 %. V posledných rokoch nevznikla ani jedna nová veľká výrobná jednotka na výrobu zariadení pre ropné polia, navyše mnohé závody tohto profilu znížili výrobu a prostriedky vyčlenené na nákupy cudzej meny nestačili.
V dôsledku zlej logistiky počet nečinných ťažobných vrtov prekročil 25 000. Jednotky, vrátane tých, ktoré sú nečinné nad normou - 12 000 kusov. Vo vrtoch, ktoré sú nečinné nad normu, sa denne stratí asi 100 000 ton ropy.
Akútnym problémom pre ďalší rozvoj ropného priemyslu zostáva jeho slabá ponuka vysokovýkonných strojov a zariadení na ťažbu ropy a plynu. Do roku 1990 mala polovica technických zariadení v priemysle opotrebovanie viac ako 50 %, len 14 % strojov a zariadení zodpovedalo svetovej úrovni, dopyt po hlavných typoch výrobkov bol uspokojený v priemere 40-80 %. Tento stav so zabezpečením priemyslu zariadením bol dôsledkom slabého rozvoja ropného strojárskeho priemyslu v krajine. Dovozné zásoby v celkovom objeme zariadení dosiahli 20 %, pri niektorých typoch až 40 %. Nákup rúr dosahuje 40 - 50%.
S rozpadom Únie sa zhoršila situácia s dodávkami zariadení na ropné polia z republík SNŠ: Azerbajdžanu, Ukrajiny, Gruzínska a Kazachstanu. Keďže továrne týchto republík boli monopolnými výrobcami mnohých druhov výrobkov, zvýšili ceny a znížili dodávky zariadení. Len podiel Azerbajdžanu v roku 1991 tvoril asi 37 % produktov vyrobených pre ropný priemysel.
V dôsledku deštrukcie logistického systému, zníženia rozpočtového financovania a nemožnosti samofinancovania vrtných prác zo strany ropných združení v dôsledku nízkej ceny ropy a nekontrolovateľne rastúcich cien materiálových a technických zdrojov došlo k zníženiu v objeme vŕtanie začalo. Z roka na rok sa znižuje tvorba nových kapacít na ťažbu ropy a dochádza k prudkému poklesu ťažby ropy.
Významnou rezervou na zníženie objemu vrtných operácií je zvýšenie prietoku nových vrtov zlepšením otvárania ropných ložísk. Na tieto účely je potrebné znásobiť vŕtanie horizontálnych vrtov, čím sa zvýši rýchlosť výroby oproti štandardným vrtom až 10-krát alebo viac. Vyriešenie otázok kvalitného otvárania nádrží zvýši počiatočnú rýchlosť výroby studní o 15-25%.
V dôsledku systematického nedostatočného zásobovania v posledných rokoch ťažba ropy a plynu podnikov materiálno-technických zdrojov udržiavať fond v prevádzkyschopnom stave, jeho využitie sa prudko zhoršilo. Nepriamym dôvodom rastu zásob neprevádzkových vrtov je aj nízka kvalita zariadení dodávaných domácimi závodmi, čo vedie k neodôvodnenému zvyšovaniu objemu opravných prác.
V roku 1992 sa tak ruský ropný priemysel už dostal do krízového stavu, napriek tomu, že mal dostatočné komerčné zásoby ropy a veľké potenciálne zdroje. Avšak v období od roku 1988 do roku 1995. úroveň produkcie ropy klesla o 46,3 %. Rafinácia ropy v Ruskej federácii sa zameriava najmä na 28 rafinérií (rafinéria): v 14 podnikoch objem rafinácie ropy presiahol 10 miliónov ton ročne a spracovali 74,5 % z celkového objemu vstupnej ropy, v 6 podnikoch sa objem rafinácie pohyboval od 6 do 10 mil. tv rok a vo zvyšných 8 závodoch - menej ako 6 miliónov ton ročne (minimálny objem spracovania 3,6 milióna ton ročne, maximum - asi 25 miliónov ton ročne)
Kapacity jednotlivých rafinérií v Ruskej federácii z hľadiska objemu spracovaných surovín, štruktúra ich výrobných aktív sa výrazne odlišujú od zahraničných ropných rafinérií. Hlavný podiel ropy v Spojených štátoch sa teda spracováva v rafinériách s kapacitou 4 až 12 miliónov ton ročne, v západnej Európe - 3 až 7 miliónov ton ročne. Na obrázku 9 sú znázornené ukazovatele produkcie základných ropných produktov v Ruskej federácii a rozvinutých kapitalistických krajinách.
Tabuľka 9 Ukazovatele produkcie základných ropných produktov v Ruskej federácii a rozvinutých kapitalistických krajinách.
| Krajina otvorenia ropných ložísk. | Objem výroby | |||||
| Benzín | diesel palivo | palivový olej | mazacie oleje | bitúmen | koks | |
| Rusko | 45.5 | 71.4 | 96.8 | 4.7 | 8.1 | 0.99 |
| USA | 300.2 | 145.4 | 58.4 | 9.0 | 26.2 | 36.2 |
| Japonsko | 28.7 | 44.6 | 38.8 | 2.0 | 5.8 | 0.4 |
| Nemecko | 20.2 | 33.7 | 9.0 | 1.4 | 2.7 | 1.4 |
| Francúzsko | 15.6 | 27.7 | 12.5 | 1.7 | 2.8 | 0.9 |
| Veľká Británia | 27.2 | 25.4 | 16.5 | 0.9 | 2. | 1.5 |
| Taliansko | 15.9 | 26.2 | 24.8 | 1.1 | 2.4 | 0.8 |
V štruktúre výroby a spotreby Ruskej federácie oveľa väčší podiel zaberajú ťažké zvyškové ropné produkty. Výťažnosť ľahkých produktov sa blíži ich potenciálnemu obsahu v rope (48-49 %), čo poukazuje na nízke využitie sekundárnych procesov hĺbkovej rafinácie ropy v štruktúre domácej rafinácie ropy. Priemerná hĺbka rafinácie ropy (pomer ľahkých ropných produktov k objemu rafinácie ropy) je asi 62 – 63 %. Pre porovnanie hĺbka spracovania pri rafinérie priemyselných krajín je 75-80% (v USA - cca 90%) minimum v roku 1994 (61,3%) bolo spôsobené poklesom spotreby motorových palív v kontexte prehlbujúceho sa poklesu priemyselnej výroby v Rusku as celý. V domácich prevádzkach nie sú dostatočne rozvinuté procesy hydrorafinácie destilátov, nedochádza k hydrorafinácii ropných zvyškov. Rafinérie sú hlavnými zdrojmi znečisťovania životného prostredia: celkové emisie škodlivých látok (oxid siričitý, oxid uhoľnatý, oxidy dusíka, sírovodík a pod.) v roku 1990 predstavovali 4,5 kg na tonu rafinovanej ropy.
Pri porovnaní kapacít prehlbovacích a rafinačných procesov v podnikoch Ruskej federácie s podobnými údajmi pre zahraničie je možné konštatovať, že podiel kapacít katalytického krakovania je 3-krát menší ako v Nemecku, 6-krát menší ako v Anglicku a 8-krát nižšia v porovnaní s USA. Doteraz sa jeden z progresívnych procesov - hydrokrakovanie vákuového plynového oleja - prakticky nepoužíva. Takáto štruktúra je čoraz menej v súlade s potrebami národného trhu, pretože, ako už bolo uvedené, vedie k nadmernej výrobe vykurovacieho oleja s nedostatkom kvalitných motorových palív.
Pokles produktivity vyššie uvedených primárnych a sekundárnych procesov je len čiastočne výsledkom poklesu dodávok ropy do rafinérií a efektívneho dopytu spotrebiteľov, ako aj vysokého opotrebovania technologických zariadení. Z viac ako 600 hlavných technologických celkov domácich rafinérií má len 5,2 % (8,9 % v roku 1991) životnosť kratšiu ako 10 rokov. Prevažná väčšina (67,8 %) bola uvedená do prevádzky pred viac ako 25 rokmi a je potrebné ju vymeniť. Stav primárnych destilačných závodov v Ruskej federácii je vo všeobecnosti najneuspokojivejší.
Priamym dôsledkom neuspokojivého stavu fixných aktív ropného rafinérskeho priemyslu je vysoká cena a nízka kvalita komerčných ropných produktov. Áno, nepodlieha hydrodesulfurizácia vykurovací olej má na svetovom trhu nízky dopyt a používa sa len ako surovina na výrobu ľahkých ropných produktov.
Sprísnenie vládnej kontroly nad stavom životného prostredia v 80. rokoch vo väčšine priemyselných krajín viedlo k výraznej zmene v technickej a technologickej štruktúre zahraničných rafinérií. Nové normy kvality pre motorové palivá (tzv "preformulovaný" motorové palivá) zahŕňajú:
Pre benzín - výrazné zníženie obsahu aromatických látok (benzén až o 1%) a olefínové uhľovodíky, zlúčeniny síry, index prchavosti, povinné pridávanie zlúčenín obsahujúcich kyslík (do 20 %);
Pre motorové nafty - zníženie obsahu aromatických uhľovodíkov na 20-10% a zlúčenín síry na 0,1-0,02%.
V roku 1992 podiel bezolovnatého benzínu na celkovej výrobe benzínu v Spojených štátoch prekročil 90%, v Nemecku - 70%. Japonsko vyrábalo iba bezolovnatý benzín.
Domáce rafinérie pokračujú vo výrobe olovnatého benzínu. Podiel bezolovnatých benzínov na celkovom objeme výroby automobilových benzínov v roku 1991 bol 27,8 %. Podiel ich produkcie sa v posledných rokoch prakticky nezvyšuje a v súčasnosti je okolo 45 %. Hlavným dôvodom je nedostatok finančných zdrojov na modernizáciu a výstavbu závodov na výrobu vysokooktánových komponentov, ako aj na výrobu katalyzátorov. Ruské podniky vyrábali hlavne benzín A-76, ktorý nespĺňa požiadavky moderného vývoja stavba motora. Stav výroby motorovej nafty ako exportovateľného produktu je o niečo lepší. Podiel nízkosírneho paliva s obsahom síry do 0,2 % v roku 1991 bol 63,8 %; - až 76%
V rokoch 1990-1994 výroba a sortiment mazacích olejov rapídne klesali. Ak v roku 1991 celková produkcia olejov predstavovala 4684,7 tisíc ton, tak v roku 1994 to bolo 2127,6 tisíc ton. Orsk, Rafinérie Perm a Omsk.
Osobitná úloha vo vývoji ropného a plynového komplexu patrí systému dodávky ropných produktov. Význam potrubnej dopravy pre fungovanie ropného komplexu určil dekrét prezidenta Ruskej federácie zo 7. októbra 1992, v súlade s ktorým si štát ponechal kontrolu nad akciovou spoločnosťou Transnefť. Na území Ruskej federácie je prevádzkovaných 49,6 tisíc km hlavných ropovodov, 13264 tisíc kubických metrov m nádrží, 404 čerpacích staníc ropy. V súčasnosti je akútnym problémom udržať existujúci systém hlavných ropovodov v prevádzkyschopnom stave.
Ďalším problémom je preprava kyslej ropy. V bývalom ZSSR sa táto ropa spracovávala najmä do Kremenčug rafinérie.
Rozvoju trhu s ropou bráni doterajšia absencia jednotného systému vzájomného zúčtovania zmien kvality ropy počas prepravy. Je to spôsobené tým, že hlavné ropovody mali veľké priemery a boli určené na prepravu značných objemov ropy na veľké vzdialenosti, čo samozrejme predurčovalo čerpanie olejov v zmesi. Podľa niektorých odhadov iba ročný JSC "LUKOIL", straty zo zhoršenia spotrebiteľských vlastností ropy a neekvivalentného prerozdelenia nákladov na ropu medzi producentov dosahujú minimálne 60 – 80 miliárd rubľov.
Riadenie ropného a plynárenského priemyslu v ZSSR sa uskutočňovalo prostredníctvom systému skupiny ministerstiev - Ministerstva geológie SSR, Ministerstva naftového priemyslu, Ministerstva plynárenského priemyslu, Ministerstva nafty. Rafinérsky a petrochemický priemysel ZSSR, ako aj Hlavné riaditeľstvo pre dopravu, skladovanie a distribúciu ropy a ropných produktov
Ruský ropný priemysel je v súčasnosti rozporuplnou kombináciou vytvorených obrovských výrobných kapacít a nízkej úrovne odberov ropy, ktoré im nezodpovedajú. Z hľadiska celkového objemu výroby určitých druhov palív krajina zaujíma prvé alebo popredné miesto na svete. Avšak realita práce priemyselných odvetví palivový a energetický komplex Rusko má znížiť produkciu palív a energetických zdrojov (TER) Tento trend možno pozorovať od roku 1988. V roku 1995 sa miera poklesu produkcie mierne znížila, čo môže byť začiatkom nasledujúcej stabilizačnej etapy.
Produkčný potenciál ropného priemyslu na začiatku 80. rokov výrazne podkopal zámer urýchliť rozvoj ropných polí a zvýšiť exportné dodávky. Export ropy v tom čase do značnej miery predurčoval možnosť prilákania zahraničných ekonomických zdrojov na udržanie investícií. zvýšiť obchodný obrat a financovať vládne výdavky. Stala sa jedným z hlavných prostriedkov vyrovnávania dôsledkov štrukturálnych nerovnováh v národnom hospodárstve.
Investície do ťažby ropy však smerovali najmä do extenzívneho rozvoja priemyslu, takže nárast investícií bol spojený s relatívne nízkou výťažnosťou ložiska a veľkými stratami súvisiaceho plynu. V dôsledku toho ropný priemysel zažil sériu veľkých poklesov produkcie (1985, 1989, 1990), z ktorých posledný trvá dodnes.
Charakteristickým rysom ropného priemyslu je jeho zameranie na priority ruskej energetickej stratégie. Energetická stratégia Ruska je prognózou možných riešení energetických problémov v krajine v krátkodobom (2-3 roky), strednodobom (do roku 2000) a dlhodobom (do roku 2010) pláne, ako aj v r. oblasť výroby energie, spotreby energie, zásobovania energiou a vzťahy s globálnym energetickým hospodárstvom V súčasnosti je najvyššou prioritou ruskej energetickej stratégie zvyšovanie efektívnej spotreby energie a úspor energie. Energetická náročnosť obchodovateľných produktov v Rusku je 2-krát vyššia ako v USA a trikrát vyššia ako v Európe. Pokles výroby v rokoch 1992-1995. nie „ viedlo k zníženiu energetickej náročnosti, ba dokonca ju zvýšilo.
Úspora energie zabráni tomuto nežiaducemu trendu, ako aj zníži škodlivé emisie do ovzdušia do roku 2000. Ušetrené energetické zdroje sa môžu stať hlavným zdrojom stabilizácie exportu TER.
Súčasný stav ropného komplexu je hodnotený ako krízový, predovšetkým z hľadiska poklesu produkcie ropy. Úroveň produkcie ropy v Rusku v roku 1995 zodpovedá ukazovateľom z polovice sedemdesiatych rokov. Ťažba ropy v roku 1995 klesla o 3,4 % v porovnaní s rokom 1994. Príčinami poklesu je zhoršenie surovinovej základne, znehodnotenie dlhodobého majetku, zlom v spoločnom hospodárskom priestore, tvrdá finančná politika vlády, pokles kúpna sila obyvateľstva a investičná kríza. Vyraďovanie výrobných kapacít je 3x vyššie ako spúšťanie nových. Počet nevyužitých vrtov rastie, ku koncu roku 1994 bolo nevyužitých v priemere 30 % zásob prevádzkových vrtov. Iba 10 % ropy sa vyrába pomocou vyspelých technológií.
V ruských rafinériách odpisy dlhodobého majetku presahujú 80% a využitie kapacity je rafinérie je menej ako 60 %. Zároveň rastú devízové príjmy z exportu ropy, čo je dosahované predstihom rastu fyzických objemov exportu.
Napriek opatreniam prijatým ruskou vládou zameraným na podporu sektora rafinácie ropy – vypracovaniu federálneho cieľového programu „Palivá a energia“, uzneseniu o opatreniach na financovanie rekonštrukcie a modernizácie ropného rafinérskeho priemyslu v Rusku, aktuálne situácia vo všetkých ropných rafinériách je komplexná, avšak pesimizmus prechodu optimizmus o začiatku ekonomického oživenia v blízkej budúcnosti Po očakávanom ukončení recesie v roku 1997 by sa malo očakávať, že rast bude v nasledujúcom období postupne rásť niekoľkých rokoch, po ktorých po roku 2000 nasledoval miernejší rast.
Hlavným cieľom programu modernizácie domáceho rafinérskeho komplexu je prispôsobenie produktov požiadavkám trhu, zníženie znečistenia životného prostredia, zníženie spotreby energie, zníženie produkcie vykurovacieho oleja, uvoľnenie ropy na export a zvýšenie exportu vysoko kvalitných ropných produktov. .
Finančné zdroje na investovanie do modernizačných projektov sú obmedzené, preto je najdôležitejšou úlohou identifikovať prioritné projekty spomedzi navrhovaných. Pri výbere projektov sa berú do úvahy hodnotenia možných regionálnych odbytových trhov, potenciálnej regionálnej produkcie a vyváženosti ponuky a dopytu na regionálnej úrovni. Najsľubnejšími regiónmi sú stredný región, Západná Sibír, Ďaleký východ a Kaliningrad. Severozápad je klasifikovaný ako stredne sľubný, Volga-Vyatka okres, región Central Black Earth, Severný Kaukaz a Východná Sibír. Najmenej perspektívne sú severné regióny, Volga a Ural.
Projekty modernizácie ropných rafinérií v regionálnom kontexte sú analyzované s prihliadnutím na určité riziká. Riziká sú spojené s objemami spracovaných surovín a produktov na predaj – prítomnosť odbytových trhov. Komerčné a transakčný riziká sú dané dostupnosťou vozidiel v závode na dodávku surovín a expedíciu spracovaných produktov vrátane skladovacích priestorov. Ekonomické riziká boli vypočítané na základe vplyvu projektu na zvýšenie ekonomickej marže. finančné Hlavné riziká vo všeobecnosti súvisia s množstvom finančných prostriedkov potrebných na realizáciu projektu.
Pre každý z projektov modernizácie sa pred výberom konečnej konfigurácie vyžadujú podrobné štúdie uskutočniteľnosti. Modernizácia rafinérie prispeje k uspokojeniu rastúceho dopytu po motorovej nafte, realizácia projektov takmer úplne uspokojí dopyt po vysokooktánových motorových benzínoch, ako aj zníži prebytok vykurovacieho oleja na polovicu, berúc do úvahy scenár nízkeho dopytu po ňom. je možné v dôsledku zvýšenej náhrady vykurovacieho oleja zemný plyn na výrobu energie v súvislosti s nárastom exportu vykurovacieho oleja do krajín západnej Európy ako suroviny na spracovanie a export do regiónov nepodporovaných zemným plynom na výrobu energie.
Negatívny vplyv na pokles ťažby ropy v rokoch 1994-1995. bol spôsobený presýtením rafinérií hotovými výrobkami, ktoré pre vysoké ceny ropných produktov už nie je schopný zaplatiť masový spotrebiteľ. Znížte objem spracovávaných surovín. Štátna regulácia vo forme prepojenia ropných združení s určitými PZ v tomto prípade nie je pozitívny, ale negatívny faktor nevyhovuje súčasnej situácii v ropnom priemysle a nerieši nahromadené problémy. Vedie k preťaženiu chrbtových systémov potrubia prepravy ropy, ktoré si pri nedostatku dostatočných skladovacích kapacít pri ťažbe ropy vynútia odstavenie existujúcich vrtov. Čiže podané centrálnym dispečingom Rosnefť, v roku 994 kvôli tomu ťažba ropy a plynu spolkov bolo odstavených 11 tisíc studní s celkovou kapacitou 69,8 tisíc ton denne.
Prekonať pokles produkcie ropy je pre ropný komplex najťažšou úlohou. So zameraním iba na existujúce domáce technológie a výrobnú základňu bude pokles ťažby ropy pokračovať až do roku 1997, aj keď sa zásoby nevyužitých vrtov znížia na štandardné hodnoty a objem rozvojových vrtov sa bude každoročne zvyšovať. Je potrebné pritiahnuť veľké investície, zahraničné aj domáce, zavádzať vyspelé technológie (horizontálne a radiálne vŕtanie, hydraulické štiepenie a pod.) a zariadenia najmä na rozvoj malých a okrajové vklady. V tomto prípade sa dá pokles ťažby ropy prekonať v rokoch 1997-1998.
Vo vývoji – od zvyšovania produkcie až po jej kvóty, súhlasiť s limitmi podložia,
Vo výrobe - od hrubej po racionálnu spotrebu surovín na základe úspora zdrojov.
Prechod na racionálne využívanie podložia a opätovné uloženie v celom technologickom reťazci od hľadania nerastov až po ich spracovanie a následné sekundárne využitie je plne v súlade so štátnymi záujmami Ruska. Uvedené úlohy je možné riešiť v podmienkach hospodárskej súťaže medzi subjektmi regulovaného trhu s energiou.
V posledných rokoch u nás v oblasti exportu ropy dochádza k postupnému odklonu od štátneho monopolu a približovaniu sa k praxi súkromno-štátneho oligopolu prijatého v priemyselných krajinách, ktorých subjekty fungujú podľa civilizovaných pravidiel vyvinutých a prijatých. nimi, berúc do úvahy národné tradície a osobitosti. Keďže pri reforme ekonomiky od roku 1992 došlo k rozpadu štátneho stroja riadenia, formovanie ropného oligopolu neprebiehalo vždy civilizovane.
Viac ako 120 organizácií súkromných spoločností a spoločných podnikov získalo právo predávať ropu a ropné produkty do zahraničia. Medzi ruskými predajcami ropy sa zintenzívnila konkurencia. Počet dumpingových a nekontrolovaných transakcií sa neustále zvyšuje. Cena ruskej ropy klesla takmer o 20 % a export zostal v roku 1992 na rekordnom minime 65 miliónov ton.
Prax oslobodenia od vývozných ciel pre profesionálne obchodné spoločnosti a mnohé regionálne správy, vládne agentúry, rôzne verejné organizácie. Celkovo bolo v roku 1992 podľa údajov Hlavného riaditeľstva pre hospodárske zločiny Ministerstva vnútra Ruska oslobodených od vývozných ciel 67% vyvážanej ropy, čo pripravilo rozpočet o príjmy vo výške približne $. 2 miliardy.
V roku 1993 začala v krajine pôsobiť inštitúcia špeciálnych exportérov, ktorá zahŕňa výber najskúsenejších obchodných spoločností (obchodníkov) a udeľuje im výhradné právo vykonávať zahraničnoobchodné operácie s ropou a ropnými produktmi. To umožnilo zvýšiť objem exportu ropy na 80 miliónov ton v roku 993, mierne zvýšiť jej cenu (ktorá bola naďalej 10-13% pod svetovou úrovňou) a vypracovať mechanizmus kontroly toku zahraničných vymieňať peniaze do krajiny. Počet špeciálnych vývozcov bol však naďalej nadmerný (50 subjektov). Naďalej súperili nie tak so zahraničnými spoločnosťami, ale aj medzi sebou. Zachovaný zostal aj mechanizmus udeľovania výhod na vývozné clá, no výška výpadku financií z rozpočtu sa znížila na 1,3 miliardy dolárov.
V roku 1994 sa počet špeciálnych exportérov znížil na 14 organizácií. Vývoz ropy vzrástol na 91 miliónov ton, cena ruskej ropy predstavovala 99% svetovej ceny. K zlepšeniu v tejto oblasti prispel proces privatizácie a reštrukturalizácie ropného priemyslu: vzniklo množstvo spoločností ako plne vertikálne integrované, schopné realizovať celý cyklus operácií od prieskumu a ťažby ropy až po predaj ropných produktov. priamo spotrebiteľom. Koncom roku 1994 hlavní ruskí výrobcovia a exportéri za aktívnej účasti Ministerstva zahraničných vecí Ruskej federácie vytvorili priemyselné združenie Sojuz. vývozcov ropy (SONEK), prístup ku ktorému je otvorený pre všetky subjekty ropného sektora.
Ruské spoločnosti tak mohli konkurovať na svetových trhoch popredným monopolom priemyselných krajín. Boli vytvorené podmienky na zrušenie inštitútu špeciálnych vývozcov, k čomu došlo rozhodnutím vlády začiatkom roku 1995. SONEK implementovala celosvetovú prax zefektívnenia exportu strategického tovaru. Napríklad v Japonsku existuje viac ako 100 vývozných kartelov, v Nemecku asi 30 a v USA asi 20.
Prítomnosť vertikálne integrovaných ropných spoločností na domácom ruskom trhu vytvára predpoklady pre rozvoj efektívnej hospodárskej súťaže medzi nimi, čo má pozitívne dôsledky pre spotrebiteľov. Tieto predpoklady sa však na regionálnej úrovni doteraz nerealizovali, pretože ruský trh s ropnými produktmi bol doteraz v skutočnosti rozdelený na zóny vplyvu novovzniknutých ropných spoločností. Z 22 opýtaných SCAP V Rusku v roku 1994 iba na trhoch regiónov Astrachaň a Pskov, Krasnodar a Stavropol, dodávky ropných produktov (benzín, vykurovací olej, motorová nafta) zabezpečujú dve ropné spoločnosti, v ostatných prípadoch prítomnosť jedna ropná spoločnosť spravidla prekročí 80. míľnik.
Dodávky prostredníctvom priamych prepojení, ako aj fragmentárneho charakteru, realizujú aj iné spoločnosti, ale ich podiel na objeme dodávok na regionálne trhy je príliš malý na to, aby konkurovali monopolistom. Napríklad v Región Oryol pod absolútnou prevahou spoločnosti "KZhOS" na regionálnom trhu (97 %) spol "LUKOIL" dodáva aj ropné produkty Agrosnab. Dohoda medzi nimi je však jednorazového charakteru a bola uzavretá na bartrovej báze.
Založenie troch vertikálne integrovaných ropných spoločností začiatkom roku 1993 (VINK) malo významný vplyv na trhy s ropnými produktmi. Produkcia ropy každou z vertikálne integrovaných spoločností sa percentuálne zvýšila v porovnaní so zvyškom podnikov produkujúcich ropu a v januári 1994 predstavovala celkovo 56,4 %, zatiaľ čo v prvej polovici roku 1993 tieto tri spoločnosti vyprodukovali 36 % z celkového objemu ťažba ropy v Rusku. Vo všeobecnosti s poklesom produkcie hlavných druhov ropných produktov sa VIOC stabilizovali a dokonca zvýšili produkciu určitých druhov produktov.
Spolu s tým je rast cien ropy pre VIOC v priemere nižší ako pre podniky vyrábajúce ropu, ktoré nie sú založené v spoločnosti. okrem toho ropné spoločnosti pravidelne oznamujú zmrazenie svojich cien ropných produktov. To umožňuje ropným spoločnostiam rozvíjať nielen trhy s ropnými produktmi v regiónoch, kde sa nachádzajú ich dcérske spoločnosti dodávky ropných produktov, ale aktívne chodia aj do iných najatraktívnejších regiónov (hraničný, stredný, južný). Pozastavenie vytvárania nových ropných spoločností v roku 1994 prinieslo významné výhody pre tri fungovanie NK pri obsadzovaní odbytových trhov a upevňovaní svojich pozícií na nich.
Ekonomické dôsledky činnosti ropných monopolov na regionálnych trhoch dnes v kontexte celkového poklesu kúpnej sily spotrebiteľov ropných produktov nie sú výrazné. negatívny charakter. Navyše poskytovanie dodávok pre štátne potreby zo strany ropných spoločností prakticky za podmienok bezodplatného poskytovania úverov (agropriemysel patrí medzi nedobytných dlžníkov) rieši prevádzkové problémy neplatičov v regiónoch. Neexistujú však žiadne záruky, že s aktiváciou dopytu v dôsledku rastúcej platobnej schopnosti spotrebiteľov nebude realizovaný potenciál pre cenový diktát a iné zneužívanie dominantného postavenia. Toto je potrebné vziať do úvahy pri vytváraní konkurenčného prostredia a vytváraní antimonopolných požiadaviek. Zároveň by sa mali brať do úvahy špecifické vlastnosti odvetvia, z ktorých najdôležitejšie sú tieto:
Zvýšené požiadavky na kontinuitu technologických procesov a spoľahlivosť poskytovania elektrickej a tepelnej energie spotrebiteľom, surovín a paliva;
Technologická jednota súčasne prebiehajúcich procesov výroby, dopravy a spotreby elektrickej a tepelnej energie, ropy a plynu;
Potreba centralizovaného dispečerského riadenia vytvorených jednotných systémov energie olej a dodávka plynu, ktorá zabezpečuje zvýšenie efektívnosti využívania zdrojov palív a energie a spoľahlivejšie dodávky ich spotrebiteľom;
Monopol na prírodnú energiu olej a prepravných sústav plynu vo vzťahu k dodávateľom a odberateľom a potreba štátnej regulácie činnosti týchto sústav;
Závislosť hospodárskych výsledkov ropy a výroba plynu podniky zo zmien banských a geologických podmienok na ťažbu paliva;
Pevná technologická vzájomná závislosť podnikov a divízií hlavných odvetví a odvetví služieb, ktoré zabezpečujú uvoľnenie finálnych produktov.
V súčasnosti sa kladú základy pre formovanie konkurenčného prostredia s prihliadnutím na špecifiká odvetví palivový a energetický komplex ktorý poskytuje:
Vytvorenie zoznamu prirodzených a povolených monopolov v sektore palív a energetiky;
Zabezpečenie realizácie protimonopolných opatrení pri privatizácii podnikov a organizácií palivovo-energetického komplexu;
Identifikácia podnikov a organizácií palivovo-energetického komplexu, ktoré sú konkurencieschopné alebo majú možnosť stať sa konkurencieschopnými na svetovom trhu, a vytváranie podmienok pre ich efektívne fungovanie na svetovom trhu;
Vykonávanie kontroly zo strany vládnych orgánov pri predchádzaní nekalej súťaži podnikov a organizácií palivovo-energetického komplexu;
Vytváranie finančných a priemyselných skupín v sektore palív a energetiky;
Vypracovanie akčného plánu na implementáciu súboru prioritných opatrení pre rozvoj malého a stredného podnikania v sektore palív a energetiky;
Vypracovanie návrhov na delimitáciu riadiacich funkcií
1. Fremantle M. Chémia v akcii. Za 2 hodiny 1. časť .: Per. z angličtiny. - M.: Mir, 1991. - 528 s., ill.
2. Fremantle M. Chémia v akcii. Za 2 hodiny Časť 2.: Per. z angličtiny. - M.: Mir, 1991. - 622 s., ill.
3. V.Yu. Alekperov Vertikálne integrované ropné spoločnosti Ruska. – M.: 1996.
Kerogén (z gréckeho keros, čo znamená „vosk“ a gén, čo znamená „tvoriaci“) je organická látka rozptýlená v horninách, nerozpustná v organických rozpúšťadlách, neoxidačných minerálnych kyselinách a zásadách.
Kondenzát - uhľovodíková zmes, ktorá je na poli plynná, ale pri extrakcii na povrch kondenzuje na kvapalinu.
