Uhlovodíky mají velký národohospodářský význam, protože jsou nejdůležitější surovinou pro získávání téměř všech produktů moderního průmyslu organické syntézy a jsou široce používány pro energetické účely. Zdá se, že akumulují sluneční teplo a energii, které se uvolňují při spalování. Rašelina, uhlí, živičné břidlice, ropa, přírodní a související ropné plyny obsahují uhlík, jehož kombinace s kyslíkem při spalování je doprovázena uvolňováním tepla.
uhlí | rašelina | olej | zemní plyn |
pevný | pevný | kapalina | plyn |
bez zápachu | bez zápachu | Silný zápach | bez zápachu |
homogenní složení | homogenní složení | směs látek | směs látek |
hornina tmavé barvy s vysokým obsahem hořlavých látek, která vznikla v důsledku pohřbívání v sedimentárních vrstvách akumulací různých rostlin | nahromadění polovyzrálé rostlinné hmoty nahromaděné na dně bažin a zarostlých jezer | přírodní hořlavá olejovitá kapalina, skládá se ze směsi kapalných a plynných uhlovodíků | směs plynů vznikajících v útrobách Země při anaerobním rozkladu organických látek plyn patří do skupiny sedimentárních hornin |
Výhřevnost – počet kalorií uvolněných při spálení 1 kg paliva | |||
7 000 - 9 000 | 500 - 2 000 | 10000 - 15000 | ? |
Uhlí.
Uhlí bylo vždy perspektivní surovinou pro energetiku a řadu chemických produktů.
Prvním velkým spotřebitelem uhlí je od 19. století doprava, poté se uhlí začalo využívat k výrobě elektřiny, hutnického koksu, k výrobě různých výrobků, uhlíkovo-grafitových konstrukčních materiálů, plastů, důlního vosku, syntetických, kapalných a plynné vysokovýhřevné palivo, kyseliny s vysokým obsahem dusíku pro výrobu hnojiv.
Uhlí je komplexní směs vysokomolekulárních sloučenin, které zahrnují tyto prvky: C, H, N, O, S. Uhlí stejně jako ropa obsahuje velké množství různých organických látek, ale i látek anorganických, např. vody , čpavek, sirovodík a samozřejmě samotný uhlík – uhlí.
Zpracování uhlí probíhá ve třech hlavních směrech: koksování, hydrogenace a nedokonalé spalování. Jedním z hlavních způsobů zpracování černého uhlí je koksování- kalcinace bez přístupu vzduchu v koksovacích pecích při teplotě 1000–1200 °C. Při této teplotě, bez přístupu kyslíku, prochází uhlí složitými chemickými přeměnami, v jejichž důsledku se tvoří koks a těkavé produkty:
1. koksárenský plyn (vodík, metan, oxid uhelnatý a oxid uhličitý, nečistoty čpavek, dusík a jiné plyny);
2. černouhelný dehet (několik stovek různých organických látek, včetně benzenu a jeho homologů, fenolu a aromatických alkoholů, naftalenu a různých heterocyklických sloučenin);
3. suprapryskyřice, neboli čpavek, voda (rozpuštěný čpavek, stejně jako fenol, sirovodík a další látky);
4. koks (pevný zbytek koksování, téměř čistý uhlík).
Vychlazený koks se posílá do hutních provozů.
Při ochlazování těkavých produktů (koksárenský plyn) dochází ke kondenzaci černouhelného dehtu a čpavkové vody.
Procházením nezkondenzovaných produktů (amoniak, benzen, vodík, metan, CO 2, dusík, etylen atd.) roztokem kyseliny sírové se uvolňuje síran amonný, který se používá jako minerální hnojivo. Benzen se vyjme do rozpouštědla a z roztoku se oddestiluje. Poté se koksárenský plyn používá jako palivo nebo jako chemická surovina. Černouhelný dehet se získává v nepatrném množství (3 %). Ale vzhledem k rozsahu výroby je černouhelný dehet považován za surovinu pro výrobu řady organických látek. Pokud se z pryskyřice odstraní produkty vroucí do 350 °C, zůstane pevná hmota - smola. Používá se k výrobě laků.
Hydrogenace uhlí se provádí při teplotě 400–600 °C pod tlakem vodíku do 25 MPa za přítomnosti katalyzátoru. Vzniká tak směs kapalných uhlovodíků, kterou lze použít jako motorové palivo. Získávání kapalného paliva z uhlí. Kapalná syntetická paliva jsou vysokooktanový benzín, nafta a paliva pro kotle. Pro získání kapalného paliva z uhlí je nutné zvýšit jeho obsah vodíku hydrogenací. Hydrogenace se provádí pomocí vícenásobné cirkulace, která umožňuje přeměnu celé organické hmoty uhlí na kapalinu a plyny. Výhodou této metody je schopnost hydrogenovat nekvalitní hnědé uhlí.
Zplyňování uhlí umožní využívat v tepelných elektrárnách nekvalitní hnědé a černé uhlí bez znečišťování životního prostředí sloučeninami síry. Toto je jediný způsob výroby koncentrovaného oxidu uhelnatého (oxidu uhelnatého) CO. Nedokonalým spalováním uhlí vzniká oxid uhelnatý (II). Na katalyzátoru (nikl, kobalt) za normálního nebo zvýšeného tlaku z vodíku a CO můžete získat benzín obsahující nasycené a nenasycené uhlovodíky:
nCO+ (2n + 1) H2 -> CnH2n + 2 + nH20;
nCO + 2nH2 -> CnH2n + nH20.
Pokud se suchá destilace uhlí provádí při 500–550 ° C, získá se dehet, který se spolu s bitumenem používá ve stavebnictví jako pojivo při výrobě střešních krytin, hydroizolačních nátěrů (střešní lepenka, střešní lepenka, atd.).
V přírodě se uhlí nachází v těchto oblastech: Moskevská oblast, Jižní Jakutská pánev, Kuzbass, Donbass, Pečorská pánev, Tunguzská pánev, Lenská pánev.
Zemní plyn.
Zemní plyn je směs plynů, jejíž hlavní složkou je metan CH 4 (od 75 do 98 % dle oboru), zbytek tvoří ethan, propan, butan a malé množství nečistot – dusík, oxid uhelnatý (IV. ), sirovodík a vodní páry, a téměř vždy - sirovodík a organické sloučeniny ropy - merkaptany. Právě oni dodávají plynu specifický nepříjemný zápach a při spalování vedou k tvorbě toxického oxidu siřičitého SO 2.
Typicky, čím vyšší je molekulová hmotnost uhlovodíku, tím méně se ho nachází v zemním plynu. Složení zemního plynu z různých nalezišť není stejné. Jeho průměrné složení v procentech objemu je následující:
CH 4 | C2H6 | C3H8 | C4H10 | N 2 a další plyny |
75-98 | 0,5 - 4 | 0,2 – 1,5 | 0,1 – 1 | 1-12 |
Metan vzniká při anaerobní (bez přístupu vzduchu) fermentaci rostlinných a živočišných zbytků, proto vzniká ve spodních sedimentech a nazývá se „bažinový“ plyn.
Metan se ukládá v hydratované krystalické formě, tzv hydrát metanu, nachází se pod vrstvou permafrostu a ve velkých hloubkách oceánů. Při nízkých teplotách (-800ºC) a vysokých tlacích se molekuly metanu nacházejí v dutinách krystalové mřížky vodního ledu. V ledových dutinách jednoho metru krychlového hydrátu metanu je „zakonzervováno“ 164 metrů krychlových plynu.
Kusy hydrátu metanu vypadají jako špinavý led, ale na vzduchu hoří žlutomodrým plamenem. Podle hrubých odhadů planeta ukládá 10 000 až 15 000 gigatun uhlíku ve formě hydrátu metanu ("giga" se rovná 1 miliardě). Takové objemy jsou mnohonásobně vyšší než všechny v současnosti známé zásoby zemního plynu.
Zemní plyn je obnovitelný přírodní zdroj, protože se v přírodě neustále syntetizuje. Říká se mu také „bioplyn“. Mnoho vědců zabývajících se životním prostředím proto dnes spojuje vyhlídky na prosperující existenci lidstva s používáním plynu jako alternativního paliva.
Zemní plyn má jako palivo velké výhody oproti tuhým a kapalným palivům. Jeho spalné teplo je mnohem vyšší, při spalování nezanechává popel, zplodiny hoření jsou mnohem ekologičtější. Z celkového objemu vyrobeného zemního plynu se tedy asi 90 % spaluje jako palivo v tepelných elektrárnách a kotelnách, v tepelných procesech v průmyslových podnicích i v běžném životě. Asi 10 % zemního plynu se využívá jako cenná surovina pro chemický průmysl: na výrobu vodíku, acetylenu, sazí, různých plastů, léků. Ze zemního plynu se izoluje metan, etan, propan a butan. Produkty, které lze získat z metanu, mají velký průmyslový význam. Metan se používá pro syntézu mnoha organických látek - syntézní plyn a další syntéza alkoholů na jeho bázi; rozpouštědla (tetrachlormethan, methylenchlorid atd.); formaldehyd; acetylen a saze.
Zemní plyn tvoří nezávislá ložiska. Hlavní ložiska přírodních hořlavých plynů se nacházejí v severní a západní Sibiři, v povodí Volha-Ural, na severním Kavkaze (Stavropol), v republice Komi, v regionu Astrachaň, v Barentsově moři.
– sestává (převážně) z metanu a (v menším množství) jeho nejbližších homologů - ethanu, propanu, butanu, pentanu, hexanu atd.; pozorované v souvisejícím ropném plynu, tj. zemním plynu, který se v přírodě nachází nad ropou nebo se v ní pod tlakem rozpouští.
Olej
Je olejovitá hořlavá kapalina, skládající se z alkanů, cykloalkanů, arenů (převládající), jakož i sloučenin obsahujících kyslík, dusík a síru.
Uhlí
- pevný hořlavý nerost organického původu. Obsahuje málo grafitu a mnoho složitých cyklických sloučenin, včetně prvků C, H, O, N a S. Nachází se zde antracit (téměř bezvodý), uhlí (-4% vlhkost) a hnědé uhlí (50-60% vlhkost). Koksováním se uhlí přeměňuje na uhlovodíky (plynné, kapalné a pevné) a koks (poměrně čistý grafit).
Koksování uhlí
Zahřívání uhlí bez přístupu vzduchu na 900-1050°C vede k jeho tepelnému rozkladu za vzniku těkavých produktů (uhelný dehet, čpavková voda a koksárenský plyn) a pevného zbytku - koksu.
Hlavní produkty: koks - 96-98 % uhlíku; koksárenský plyn -60 % vodíku, 25 % metanu, 7 % oxidu uhelnatého (II) atd.
Vedlejší produkty: černouhelný dehet (benzen, toluen), čpavek (z koksárenského plynu) atd.
Rafinace ropy rektifikační metodou
Předrafinovaný olej je podroben atmosférické (nebo vakuové) destilaci na frakce s určitými intervaly bodů varu v kontinuálních destilačních kolonách.
Hlavní produkty: lehký a těžký benzín, petrolej, plynový olej, mazací oleje, topný olej, dehet.
Rafinace ropy katalytickým krakováním
Suroviny: vysokovroucí ropné frakce (petrolej, plynový olej atd.)
Pomocné materiály: katalyzátory (modifikované hlinitokřemičitany).
Hlavní chemický proces: při teplotě 500-600 °C a tlaku 5 · 10 5 Pa se molekuly uhlovodíků štěpí na menší molekuly, katalytické krakování je doprovázeno aromatizací, izomerizací a alkylačními reakcemi.
Produkty: směs nízkovroucích uhlovodíků (palivo, petrochemické suroviny).
C16.H34 -> C8H18 + C8H16
C8H18 -> C4H10 + C4H8
C4H10 -> C2H6 + C2H4
Hlavními přírodními zdroji uhlovodíků jsou ropa, plyn a uhlí. Izoluje se z nich většina látek v organické chemii. Tuto třídu organických látek probereme podrobněji níže.
Minerální složení
Uhlovodíky jsou nejrozsáhlejší třídou organických látek. Patří sem acyklické (lineární) a cyklické třídy sloučenin. Rozlišují se nasycené (nasycené) a nenasycené (nenasycené) uhlovodíky.
Nasycené uhlovodíky zahrnují sloučeniny s jednoduchými vazbami:
- alkany- linkové spoje;
- cykloalkany- cyklické látky.
Mezi nenasycené uhlovodíky patří látky s vícenásobnými vazbami:
- alkeny- obsahují jednu dvojnou vazbu;
- alkyny- obsahují jednu trojnou vazbu;
- alkadieny- obsahují dvě dvojné vazby.
Samostatně se rozlišuje třída arenů nebo aromatických uhlovodíků obsahujících benzenový kruh.
Rýže. 1. Klasifikace uhlovodíků.
Plynné a kapalné uhlovodíky jsou emitovány z minerálů. V tabulce jsou blíže popsány přírodní zdroje uhlovodíků.
Zdroj |
Pohledy |
|
Alkany, cykloalkany, areny, kyslík, dusík, sloučeniny obsahující síru |
||
|
Metan s nečistotami (ne více než 5 %): propan, butan, oxid uhličitý, dusík, sirovodík, vodní pára. Zemní plyn obsahuje více metanu než související plyn |
|
|
Uhlík, vodík, síra, dusík, kyslík, uhlovodíky |
V Rusku se ročně vytěží více než 600 miliard metrů krychlových plynu, 500 milionů tun ropy a 300 milionů tun uhlí.
zpracovává se
Minerály se používají ve zpracované formě. Bituminózní uhlí se kalcinuje bez přístupu kyslíku (koksovací proces), aby se oddělilo několik frakcí:
- koksárenský plyn- směs metanu, oxidů uhlíku (II) a (IV), amoniaku, dusíku;
- uhelný dehet- směs benzenu, jeho homology, fenol, areny, heterocyklické sloučeniny;
- čpavková voda- směs amoniaku, fenolu, sirovodíku;
- Kola- konečný produkt koksování obsahující čistý uhlík.
Rýže. 2. Koksování.
Jedním z předních odvětví světového průmyslu je rafinace ropy. Ropa extrahovaná z útrob Země se nazývá surová. Recykluje se. Nejprve se provádí mechanické čištění od nečistot, poté se rafinovaný olej destiluje, aby se získaly různé frakce. Tabulka popisuje hlavní frakce ropy.
Zlomek |
Složení |
Co dostanou |
Plynné alkany od metanu po butan |
||
Benzín |
Alkany od pentanu (C 5 H 12) po undekan (C 11 H 24) |
Benzín, étery |
Nafta |
Alkany od oktanu (C 8 H 18) po tetradekan (C 14 H 30) |
Nafta (těžký benzín) |
Petrolej |
||
Diesel |
Alkany od tridekanu (C 13 H 28) po nonadekan (C 19 H 36) |
|
Alkany od pentadekanu (C 15 H 32) po pentakontan (C 50 H 102) |
Mazací oleje, vazelína, bitumen, parafín, dehet |
Rýže. 3. Destilace oleje.
Z uhlovodíků se vyrábějí plasty, vlákna, léky. Metan a propan se používají jako domácí palivo. Koks se používá při výrobě železa a oceli. Z čpavkové vody se vyrábí kyselina dusičná, čpavek, hnojiva. Dehet se používá ve stavebnictví.
co jsme se naučili?
Z tématu lekce jsme se dozvěděli, z jakých přírodních zdrojů jsou uhlovodíky emitovány. Jako suroviny pro organické sloučeniny se používá ropa, uhlí, přírodní a související plyny. Nerostné suroviny se čistí a dělí na frakce, ze kterých se získávají látky vhodné pro výrobu nebo přímé použití. Ropa se používá k výrobě kapalných paliv a olejů. Plyny obsahují metan, propan, butan, které se používají jako palivo v domácnostech. Z uhlí se izolují kapalné a pevné suroviny pro výrobu slitin, hnojiv, léků.
Test podle tématu
Posouzení zprávy
Průměrné hodnocení: 4.2. Celkem obdržených hodnocení: 64.
Kapitola 1. GEOCHEMIE ROPY A PRŮZKUM HOŘLAVÝCH FOSILÍ .. 3
§ 1. Původ fosilních paliv. 3
§ 2. Horniny obsahující plyn a ropu. 4
Kapitola 2. PŘÍRODNÍ ZDROJE .. 5
Kapitola 3. PRŮMYSLOVÁ VÝROBA UHLOVODÍKŮ .. 8
Kapitola 4. RAFINACE ROPY .. 9
§ 1. Frakční destilace .. 9
§ 2. Praskání. 12
§ 3. Reformování. 13
§ 4. Odstraňování síry .. 14
Kapitola 5. APLIKACE UHLOVODÍKŮ .. 14
§ 1. Alkany .. 15
§ 2. Alkeny .. 16
§ 3. Alkyn .. 18
§ 4. Arény .. 19
Kapitola 6. Analýza stavu ropného průmyslu. dvacet
Kapitola 7. Vlastnosti a hlavní trendy ropného průmyslu. 27
Seznam použité literatury ... 33
První teorie, které uvažovaly o principech, jimiž se řídí výskyt ropných polí, se obvykle omezovaly především na otázku míst její akumulace. Za posledních 20 let se však ukázalo, že pro zodpovězení této otázky je nutné pochopit, proč, kdy a v jakém množství se ropa vytvořila v konkrétní pánvi, a také pochopit a stanovit jako výsledek o tom, jaké procesy vznikl, migroval a nashromáždil. Tyto informace jsou nezbytné pro zlepšení účinnosti průzkumu ropy.
Ke vzniku uhlovodíkových fosilií podle moderních názorů došlo v důsledku složitého sledu geochemických procesů (viz obr. 1) v původních horninách bohatých na plynný olej. V těchto procesech byly složky různých biologických systémů (látky přírodního původu) přeměněny na uhlovodíky a v menší míře na polární sloučeniny s různou termodynamickou stabilitou - v důsledku ukládání látek přírodního původu a jejich následného překrytí usazenými horninami, vlivem zvýšené teploty a zvýšeného tlaku v povrchových vrstvách zemské kůry. Primární migrace kapalných a plynných produktů z počáteční vrstvy plynu a ropy a jejich následná sekundární migrace (přes ložiskové horizonty, smyky apod.) do porézních hornin nasycených ropou vede ke vzniku ložisek uhlovodíkových materiálů, jejichž další migrace je zabráněno uzamčením nánosů mezi neporézními vrstvami hornin ...
V extraktech organické hmoty ze sedimentárních hornin biogenního původu se nacházejí sloučeniny se stejnou chemickou strukturou jako sloučeniny extrahované z ropy. Zvláštní význam pro geochemii mají některé z těchto sloučenin, které jsou považovány za "biologické značky" ("chemické fosílie"). Takové uhlovodíky mají mnoho společného se sloučeninami nacházejícími se v biologických systémech (například s lipidy, pigmenty a metabolity), z nichž se tvořil olej. Tyto sloučeniny nejen prokazují biogenní původ přírodních uhlovodíků, ale poskytují také velmi důležité informace o plynných a naftonosných horninách, jakož i o povaze zrání a původu, migraci a biologickém rozkladu, které vedly ke vzniku specifické ropy a plynu. vklady.
Obrázek 1 Geochemické procesy vedoucí ke vzniku fosilních uhlovodíků.
Jemně rozptýlená sedimentární hornina je považována za horninu obsahující plyn a ropu, která při přirozené depozici vedla nebo mohla vést k tvorbě a uvolňování značného množství ropy a (nebo) plynu. Klasifikace těchto hornin je založena na zohlednění obsahu a typu organické hmoty, stavu jejího metamorfního vývoje (chemické přeměny probíhající při teplotách přibližně 50-180 °C), jakož i povahy a množství uhlovodíků, které lze z něj získat. Kerogen organické hmoty v biogenních sedimentárních horninách lze nalézt v široké škále forem, ale lze jej rozdělit do čtyř hlavních typů.
1) Liptinity- mají velmi vysoký obsah vodíku, ale nízký obsah kyslíku; jejich složení je způsobeno přítomností alifatických uhlíkových řetězců. Předpokládá se, že liptinity vznikly převážně z řas (obvykle podléhajících bakteriálnímu rozkladu). Mají vysokou schopnost přeměny na ropu.
2) Extites- mají vysoký obsah vodíku (avšak nižší než u liptinitů), jsou bohaté na alifatické řetězce a nasycené nafteny (alicyklické uhlovodíky), jakož i na aromatické kruhy a funkční skupiny obsahující kyslík. Tato organická hmota se tvoří z rostlinných materiálů, jako jsou spory, pyl, kutikuly a další strukturální části rostlin. Exinity mají dobrou schopnost přeměny na olejový a plynový kondenzát a ve vyšších fázích metamorfní evoluce na plyn.
3) Vitrshits- mají nízký obsah vodíku, vysoký obsah kyslíku a sestávají převážně z aromatických struktur s krátkými alifatickými řetězci spojenými funkčními skupinami obsahujícími kyslík. Jsou tvořeny ze strukturovaných dřevěných (lignocelulózových) materiálů a mají omezenou schopnost přeměny na ropu, ale dobrou schopnost přeměny na plyn.
4) Inertinity- Jedná se o černé neprůhledné klastické horniny (s vysokým obsahem uhlíku a nízkým obsahem vodíku), které vznikly ze silně změněných dřevinných předchůdců. Nemají schopnost přeměny na ropu a plyn.
Hlavními faktory, podle kterých se plynně-ropná hornina poznává, je obsah kerogenu v ní, typ organické hmoty v kerogenu a stupeň metamorfního vývoje této organické hmoty. Dobré plynové a ropné horniny jsou ty, které obsahují 2-4 % organické hmoty typu, ze kterého mohou vznikat a uvolňovat odpovídající uhlovodíky. Za příznivých geochemických podmínek může docházet k tvorbě ropy ze sedimentárních hornin obsahujících organickou hmotu, jako je liptinit a exinit. Ke vzniku plynových usazenin obvykle dochází v horninách bohatých na vitrinit nebo v důsledku tepelného krakování původně vzniklé ropy.
V důsledku následného pohřbívání sedimentů organické hmoty pod svrchní vrstvy sedimentárních hornin je tento materiál vystavován stále vyšším teplotám, což vede k tepelnému rozkladu kerogenu a tvorbě ropy a plynu. Tvorba ropy v množstvích, která jsou zajímavá pro komerční rozvoj pole, nastává za určitých podmínek, pokud jde o čas a teplotu (hloubku výskytu), a doba tvorby je tím delší, čím nižší je teplota (to lze snadno pochopit, pokud předpokládáme, že reakce probíhá podle rovnice prvního řádu a má Arrheniovu závislost na teplotě). Například stejné množství ropy, které vzniklo při 100 °C za asi 20 milionů let, by mělo vzniknout při 90 °C za 40 milionů let a při 80 °C za 80 milionů let. Rychlost tvorby uhlovodíků z kerogenu se přibližně zdvojnásobí na každých 10 °C zvýšení teploty. Nicméně chemické složení kerogenu. se může extrémně lišit, a proto lze uvedený vztah mezi dobou zrání oleje a teplotou tohoto procesu považovat pouze za základ pro přibližné odhady.
Moderní geochemické studie ukazují, že na kontinentálním šelfu Severního moře je zvýšení hloubky na každých 100 m doprovázeno zvýšením teploty asi o 3 ° C, což znamená, že sedimentární horniny bohaté na organickou hmotu tvoří kapalné uhlovodíky v hloubce 2500-4000 m po dobu 50-80 milionů let. Lehké oleje a kondenzáty se zjevně tvořily v hloubce 4000-5000 m a metan (suchý plyn) - v hloubce více než 5000 m.
Přírodními zdroji uhlovodíků jsou fosilní paliva – ropa a plyn, uhlí a rašelina. Ložiska ropy a plynu vznikla před 100–200 miliony let z mikroskopických mořských rostlin a živočichů, kteří se usadili v sedimentárních horninách, které se vytvořily na dně moře. Naproti tomu uhlí a rašelina se začaly tvořit před 340 miliony let z rostlin rostoucích na země...
Zemní plyn a ropa se obvykle nacházejí společně s vodou v naftonosných vrstvách mezi vrstvami hornin (obr. 2). Termín „zemní plyn“ se vztahuje i na plyny, které se přirozeně vyskytují v důsledku rozkladu uhlí. Zemní plyn a ropa se těží na všech kontinentech s výjimkou Antarktidy. Největšími producenty zemního plynu na světě jsou Rusko, Alžírsko, Írán a Spojené státy americké. Největšími producenty ropy jsou Venezuela, Saúdská Arábie, Kuvajt a Írán.
Zemní plyn se skládá převážně z metanu (tabulka 1).
Surový olej je olejovitá kapalina, která může mít barvu od tmavě hnědé nebo zelené až po téměř bezbarvou. Obsahuje velké množství alkanů. Jsou mezi nimi nerozvětvené alkany, rozvětvené alkany a cykloalkany s počtem uhlíkových atomů od 5 do 40. Průmyslový název těchto cykloalkanů začíná. Surová ropa také obsahuje přibližně 10 % aromatických uhlovodíků a také malá množství dalších sloučenin obsahujících síru, kyslík a dusík.
Obrázek 2 Zemní plyn a ropa se nacházejí uvězněné mezi vrstvami hornin.
Tabulka 1 Složení zemního plynu
Uhlí je nejstarším zdrojem energie, který lidstvo zná. Jde o minerál (obr. 3), který vznikl z rostlinné hmoty v procesu metamorfóza. Metamorfované horniny jsou horniny, jejichž složení prošlo změnami v podmínkách vysokého tlaku a také vysokých teplot. Produktem prvního stupně procesu tvorby uhlí je rašelina, což je rozložená organická hmota. Uhlí vzniká z rašeliny poté, co je pokryta sedimentárními horninami. Tyto sedimentární horniny se nazývají přetížené. Přetížené srážky snižují obsah vlhkosti v rašelině.
Při klasifikaci uhlí se používají tři kritéria: čistota(určeno relativním obsahem uhlíku v procentech); Typ(určeno složením původní rostlinné hmoty); školní známka(závisí na stupni metamorfózy).
Nejnižší jakostní fosilní uhlí jsou hnědé uhlí a hnědé uhlí(Tabulka 2). Jsou nejblíže rašelině a vyznačují se relativně nízkým obsahem uhlíku a vysokým obsahem vlhkosti. Uhlí Vyznačuje se nižším obsahem vlhkosti a má široké využití v průmyslu. Nejsušší a nejtvrdší uhlí je antracit. Slouží k vytápění domácností a vaření.
V poslední době je díky technickému pokroku stále hospodárnější zplyňování uhlí. Produkty zplyňování uhlí zahrnují oxid uhelnatý, oxid uhličitý, vodík, metan a dusík. Používají se jako plynné palivo nebo jako surovina pro výrobu různých chemických produktů a hnojiv.
Uhlí, jak je popsáno níže, je důležitým zdrojem surovin pro výrobu aromatických látek.
Obrázek 3 Varianta molekulárního modelu nízkokvalitního uhlí. Uhlí je složitá směs chemikálií, která obsahuje uhlík, vodík a kyslík, stejně jako malá množství dusíku, síry a dalších prvků. Kromě toho složení uhlí v závislosti na jeho typu zahrnuje různé množství vlhkosti a různé minerály.
Obrázek 4 Uhlovodíky nalezené v biologických systémech.
Uhlovodíky se přirozeně vyskytují nejen ve fosilních palivech, ale také v některých materiálech biologického původu. Přírodní kaučuk je příkladem přírodního uhlovodíkového polymeru. Molekula kaučuku se skládá z tisíců strukturních jednotek, kterými jsou methylbuta-1,3-dien (isopren); jeho struktura je schematicky znázorněna na obr. 4. Methylbuta-1,3-dien má následující strukturu:
Přírodní guma. Asi 90 % přírodního kaučuku, který se v současnosti celosvětově těží, pochází z brazilského kaučukovníku Hevea brasiliensis, který se pěstuje především v rovníkové Asii. Míza tohoto stromu, což je latex (koloidní vodný roztok polymeru), se sbírá z řezů provedených nožem v kůře. Latex obsahuje přibližně 30 % kaučuku. Jeho drobné částečky jsou suspendovány ve vodě. Šťáva se nalije do hliníkových nádob, kam se přidá kyselina, čímž se guma srazí.
Mnoho dalších přírodních sloučenin také obsahuje izoprenové strukturní fragmenty. Například limonen obsahuje dvě isoprenové skupiny. Limonen je hlavní složkou olejů extrahovaných z kůry citrusových plodů, jako jsou citrony a pomeranče. Tato sloučenina patří do třídy sloučenin nazývaných terpeny. Terpeny obsahují ve svých molekulách 10 atomů uhlíku (C10-sloučeniny) a zahrnují dva izoprenové fragmenty spojené navzájem za sebou ("head to tail"). Sloučeniny se čtyřmi isoprenovými částmi (sloučeniny C20) se nazývají diterpeny a sloučeniny se šesti isoprenovými částmi se nazývají triterpeny (sloučeniny C30). Skvalen, který se nachází v oleji ze žraločích jater, je triterpen. Tetraterpeny (C40-sloučeniny) obsahují osm isoprenových skupin. Tetraterpeny se nacházejí v rostlinných a živočišných tukových pigmentech. Jejich barva je způsobena přítomností dlouhého konjugovaného systému dvojných vazeb. Například β-karoten je zodpovědný za charakteristickou oranžovou barvu mrkve.
Alkany, alkeny, alkyny a areny se získávají z rafinace ropy (viz níže). Uhlí je také významným zdrojem surovin pro výrobu uhlovodíků. Za tímto účelem se uhlí ohřívá bez přístupu vzduchu v retortové peci. Výsledkem je koks, černouhelný dehet, čpavek, sirovodík a uhelný plyn. Tento proces se nazývá destruktivní destilace uhlí. Další frakční destilací černouhelného dehtu se získávají různé arény (tabulka 3). Když koks interaguje s párou, získá se vodní plyn:
Tabulka 3 Některé aromatické sloučeniny získané frakční destilací černouhelného dehtu (dehtu)
Alkany a alkeny lze získat z vodního plynu pomocí Fischer-Tropschova procesu. K tomu se vodní plyn mísí s vodíkem a vede se přes povrch železného, kobaltového nebo niklového katalyzátoru při zvýšené teplotě a pod tlakem 200-300 atm.
Fischer-Tropschův proces také umožňuje výrobu metanolu a dalších organických sloučenin obsahujících kyslík z vodního plynu:
Tato reakce se provádí v přítomnosti katalyzátoru na bázi oxidu chrómu (III) při teplotě 300 °C a pod tlakem 300 atm.
V průmyslově vyspělých zemích se uhlovodíky jako metan a etylen stále častěji získávají z biomasy. Bioplyn se skládá hlavně z metanu. Ethylen lze získat dehydratací ethanolu, který vzniká při fermentačních procesech.
Dikarbid vápenatý se také získává z koksu zahříváním jeho směsi s oxidem vápenatým při teplotách nad 2000 °C v elektrické peci:
Při interakci dikarbidu vápenatého s vodou vzniká acetylen. Tento proces otevírá další příležitost pro syntézu nenasycených uhlovodíků z koksu.
Surová ropa je komplexní směs uhlovodíků a dalších sloučenin. V této podobě se málo používá. Nejprve se zpracovává na další produkty, které mají praktické využití. Proto se ropa dopravuje tankery nebo potrubím do rafinerií.
Rafinace ropy zahrnuje různé fyzikální a chemické procesy: frakční destilaci, krakování, reformování a odstraňování síry.
Surová ropa se dělí na mnoho složek jednoduchou, frakční a vakuovou destilací. Povaha těchto procesů, jakož i počet a složení výsledných ropných frakcí závisí na složení ropy a na požadavcích na její různé frakce.
Z ropy se nejprve zbaví plynových nečistot v ní rozpuštěných tak, že se podrobí jednoduché destilaci. Poté se olej podrobí primární destilace, v důsledku čehož se dělí na plyn, lehké a střední frakce a topný olej. Další frakční destilace lehkých a středních frakcí, jakož i vakuová destilace topného oleje vede ke vzniku velkého počtu frakcí. Stůl 4 ukazuje rozsahy bodů varu a složení různých frakcí oleje a na Obr. 5 znázorňuje schéma zařízení primární destilační (rektifikační) kolony pro destilaci ropy. Pojďme nyní k popisu vlastností jednotlivých ropných frakcí.
Tabulka 4 Typické frakce destilace oleje
Obrázek 5 Primární destilace ropy.
Plynová frakce. Plyny vznikající při rafinaci ropy jsou nejjednodušší nerozvětvené alkany: ethan, propan a butany. Tato frakce má průmyslový název rafinérský (ropný) plyn. Odstraňuje se ze surové ropy před primární destilací nebo se získává z benzinové frakce po primární destilaci. Rafinérský plyn se používá jako plynné palivo nebo se zkapalňuje pod tlakem k výrobě zkapalněného ropného plynu. Ten se prodává jako kapalné palivo nebo se používá jako surovina pro výrobu etylenu v krakovacích jednotkách.
Benzínová frakce. Tato frakce se používá k získání různých druhů motorových paliv. Jde o směs různých uhlovodíků, včetně nerozvětvených a rozvětvených alkanů. Spalovací charakteristiky nerozvětvených alkanů nejsou ideální pro spalovací motory. Proto je benzinová frakce často podrobena tepelnému reformování, aby se nerozvětvené molekuly přeměnily na rozvětvené. Před použitím se tato frakce obvykle smíchá s rozvětvenými alkany, cykloalkany a aromáty získanými z jiných frakcí katalytickým krakováním nebo reformováním.
Kvalita benzínu jako paliva pro vozidla je dána jeho oktanovým číslem. Udává objemové procento 2,2,4-trimethylpentanu (isooktanu) ve směsi 2,2,4-trimethylpentanu a heptanu (alkan s přímým řetězcem), která má stejné charakteristiky hoření jako testovaný benzín.
Špatné motorové palivo má nulové oktanové číslo a dobré palivo-oktanové číslo je 100. Oktanové číslo benzínové frakce získané z ropy obvykle nepřesahuje 60. Spalovací vlastnosti benzínu se zlepší přidáním antidetonačního aditiva, který se používá jako tetraethyl olovo (IV) , Pb (C 2 H 5) 4. Tetraethylolovo je bezbarvá kapalina, která se získává zahříváním chlorethanu se slitinou sodíku a olova:
Při hoření benzínu obsahujícího toto aditivum se tvoří částice olova a oxidu olova (II). Zpomalují určité fáze spalování benzínu a tím zabraňují detonaci. Spolu s tetraethylolovem se do benzínu přidává více 1,2-dibromethanu. Reaguje s olovem a olovem (II) za vzniku bromidu olovnatého (II). Vzhledem k tomu, že bromid olovnatý (II) je těkavá sloučenina, je odstraňován z motoru automobilu spolu s výfukovými plyny.
Nafta (nafta). Tato frakce destilace ropy se získává mezi benzinovou a petrolejovou frakcí. Skládá se převážně z alkanů (tab. 5).
Nafta se také získává frakční destilací lehké ropné frakce získané z černouhelného dehtu (tabulka 3). Nafta z černouhelného dehtu má vysoký obsah aromatických uhlovodíků.
Většina nafty z destilace ropy se přemění na benzín. Značná část se však používá jako surovina pro výrobu dalších chemikálií.
Tabulka 5 Uhlovodíkové složení naftové frakce typické blízkovýchodní ropy
Petrolej... Petrolejová frakce při destilaci ropy se skládá z alifatických alkanů, naftalenů a aromatických uhlovodíků. Část se čistí pro použití jako zdroj nasycených uhlovodíkových parafinů a druhá část se krakuje, aby se přeměnila na benzín. Většina petroleje se však používá jako palivo pro proudová letadla.
Plynový olej... Tato frakce rafinované ropy je známá jako motorová nafta. Část se krakuje na rafinérský plyn a benzin. Plynový olej se však používá především jako palivo pro dieselové motory. U vznětového motoru se palivo zapaluje zvyšujícím se tlakem. Proto se obejdou bez zapalovacích svíček. Plynový olej se také používá jako palivo pro průmyslové pece.
Topný olej... Tato frakce zůstane po odstranění všech ostatních frakcí z oleje. Většina se používá jako kapalné palivo pro vytápění kotlů a výrobu páry v průmyslových závodech, elektrárnách a lodních motorech. Část topného oleje se však vakuově destiluje za vzniku mazacích olejů a parafínového vosku. Mazací oleje se dále rafinují extrakcí rozpouštědlem. Tmavý viskózní materiál, který zůstane po vakuové destilaci topného oleje, se nazývá „bitumen“ nebo „asfalt“. Používá se k výrobě silničních povrchů.
Diskutovali jsme o tom, jak frakční a vakuová destilace spolu s extrakcí rozpouštědlem umožňuje rozdělit ropu na různé prakticky důležité frakce. Všechny tyto procesy jsou fyzikální. Ale pro rafinaci ropy se používají i chemické procesy. Tyto procesy lze rozdělit do dvou typů: krakování a reformování.
V tomto procesu se velké molekuly vysokovroucích frakcí ropy rozkládají na menší molekuly, které tvoří nízkovroucí frakce. Krakování je nezbytné, protože poptávka po nízkovroucích ropných frakcích – zejména benzinu – často převyšuje dostupnost frakční destilace ropy.
V důsledku krakování se kromě benzínu získávají také alkeny, které jsou nezbytné jako suroviny pro chemický průmysl. Krakování se dále dělí na tři hlavní typy: hydrokrakování, katalytické krakování a tepelné krakování.
Hydrokrakování... Tento typ krakování převádí vysokovroucí ropné frakce (vosky a těžké oleje) na nízkovroucí frakce. Proces hydrokrakování zahrnuje zahřívání frakce určené k krakování pod velmi vysokým tlakem ve vodíkové atmosféře. To vede k prasknutí velkých molekul a přidání vodíku k jejich fragmentům. V důsledku toho se tvoří malé nasycené molekuly. Hydrokrakování se používá k výrobě plynového oleje a benzinu z těžších frakcí.
Katalytické krakování. Tato metoda vede ke vzniku směsi nasycených a nenasycených produktů. Katalytické krakování se provádí při relativně nízkých teplotách a jako katalyzátor se používá směs oxidu křemičitého a oxidu hlinitého. Tímto způsobem se z těžkých ropných frakcí získává vysoce kvalitní benzín a nenasycené uhlovodíky.
Tepelné praskání. Velké molekuly uhlovodíků nalezené ve frakcích těžkého oleje lze rozložit na menší molekuly zahřátím těchto frakcí na teploty nad jejich bodem varu. Stejně jako u katalytického krakování se v tomto případě získá směs nasycených a nenasycených produktů. Například,
Tepelné krakování je zvláště důležité pro výrobu nenasycených uhlovodíků, jako je ethylen a propen. Pro tepelné krakování se používají jednotky pro krakování parou. V těchto zařízeních se uhlovodíková surovina nejprve zahřeje v peci na 800 °C a poté se zředí párou. To zvyšuje výtěžek alkenů. Po rozštěpení velkých molekul původních uhlovodíků na menší molekuly se horké plyny ochladí na cca 400CC vodou, která se změní na stlačenou páru. Poté ochlazené plyny vstupují do rektifikační (frakční) kolony, kde se ochladí na 40 °C. Kondenzací větších molekul dochází ke vzniku benzinu a plynového oleje. Nezkondenzované plyny jsou stlačovány v kompresoru, který je poháněn stlačenou párou produkovanou ve stupni chlazení plynu. Konečná separace produktu se provádí ve frakčních destilačních kolonách.
Tabulka 6 Výtěžek krakovacích produktů párou z různých uhlovodíkových surovin (hmotn. %)
V evropských zemích je nafta hlavní surovinou pro výrobu nenasycených uhlovodíků pomocí katalytického krakování. Ve Spojených státech je pro tento účel primární surovinou etan. Snadno se získává v rafinériích jako jedna ze složek zkapalněného ropného plynu nebo ze zemního plynu, stejně jako z ropných vrtů jako jedna ze složek přírodních souvisejících plynů. Propan, butan a plynový olej se také používají jako suroviny pro krakování párou. Produkty krakování etanu a nafty jsou uvedeny v tabulce. 6.
Krakovací reakce probíhají radikálním mechanismem.
Na rozdíl od krakovacích procesů, které rozkládají větší molekuly na menší, vedou reformovací procesy ke změně struktury molekul nebo k jejich spojení do větších molekul. Reformování se používá při rafinaci ropy k přeměně nízkokvalitního benzinu na vysoce kvalitní. Kromě toho se používá k získávání surovin pro petrochemický průmysl. Reformační procesy lze rozdělit do tří typů: izomerace, alkylace a cyklizace a aromatizace.
Izomerizace... V tomto procesu molekuly jednoho izomeru podléhají přeskupení za vzniku druhého izomeru. Proces izomerace je velmi důležitý pro zlepšení kvality benzinové frakce získané po primární destilaci ropy. Již jsme naznačili, že tato frakce obsahuje příliš mnoho nerozvětvených alkanů. Mohou být přeměněny na rozvětvené alkany zahřátím této frakce na 500-600 °C pod tlakem 20-50 atm. Tento proces se nazývá tepelné reformování.
Pro izomeraci nerozvětvených alkanů lze také použít katalytické reformování... Například butan může být izomerizován na 2-methyl-propan pomocí katalyzátoru chloridu hlinitého při teplotě 100 °C nebo vyšší:
Tato reakce má iontový mechanismus, který se provádí za účasti karbokationtů.
Alkylace... V tomto procesu jsou alkany a alkeny, které byly krakovány, znovu spojeny za vzniku vysoce kvalitních benzínů. Takové alkany a alkeny mají obvykle dva až čtyři atomy uhlíku. Proces se provádí při nízkých teplotách za použití silně kyselého katalyzátoru, jako je kyselina sírová:
Tato reakce probíhá podle iontového mechanismu za účasti karbokationtu (CH 3) 3 C +.
Cyklizace a aromatizace. Když frakce benzínu a nafty získané jako výsledek primární destilace ropy procházejí přes povrch katalyzátorů, jako je oxid platiny nebo molybdenu (VI), na nosiči z oxidu hlinitého, při teplotě 500 °C a pod tlakem 10-20 atm dochází k cyklizaci s následnou aromatizací hexanu a dalších alkanů s delšími nerozvětvenými řetězci:
Odstranění vodíku z hexanu a poté z cyklohexanu se nazývá dehydrogenaci... Reformování tohoto typu je v podstatě jedním z procesů krakování. Říká se tomu platforming, katalytické reformování nebo jednoduše reformování. V některých případech se do reakčního systému zavádí vodík, aby se zabránilo úplnému rozkladu alkanu na uhlík a aby se zachovala aktivita katalyzátoru. V tomto případě se proces nazývá hydroforming.
Surová ropa obsahuje sirovodík a další sloučeniny obsahující síru. Obsah síry v ropě závisí na poli. Ropa, která se získává z kontinentálního šelfu Severního moře, má nízký obsah síry. Při destilaci ropy se organické sloučeniny obsahující síru rozkládají a v důsledku toho vzniká další sirovodík. Sirovodík vstupuje do rafinérského plynu nebo frakce LPG. Vzhledem k tomu, že sirovodík má vlastnosti slabé kyseliny, lze jej odstranit ošetřením ropných produktů jakoukoli slabou zásadou. Z takto získaného sirovodíku lze extrahovat síru spalováním sirovodíku ve vzduchu a průchodem produktů spalování po povrchu oxidu hlinitého při teplotě 400 °C. Celková reakce tohoto procesu je popsána rovnicí
Přibližně 75 % veškeré elementární síry v současnosti používané v průmyslu v nesocialistických zemích se získává z ropy a zemního plynu.
Přibližně 90 % veškeré vyrobené ropy se používá jako palivo. Navzdory skutečnosti, že část ropy, která se používá k získávání petrochemických produktů, je malá, jsou tyto produkty velmi důležité. Z produktů destilace ropy se získává mnoho tisíc organických sloučenin (tabulka 7). Ty zase slouží k získání tisíců produktů, které uspokojují nejen naléhavé potřeby moderní společnosti, ale také potřeby pohodlí (obr. 6).
Tabulka 7 Uhlovodíková surovina pro chemický průmysl
Ačkoli různé skupiny chemických produktů naznačené na Obr. 6 jsou široce označovány jako petrochemické látky, protože jsou odvozeny z ropy, je třeba poznamenat, že mnoho organických produktů, zejména aromatických, je průmyslově získáváno z uhelného dehtu a dalších surovin. Přesto přibližně 90 % všech surovin pro ekologický průmysl pochází z ropy.
Níže budou zváženy některé typické příklady ukazující použití uhlovodíků jako suroviny pro chemický průmysl.
Obrázek 6 Aplikace petrochemických produktů.
Metan není jen jedním z nejdůležitějších paliv, ale má i mnoho dalších využití. Slouží k získání tzv syntézní plyn nebo syngas. Podobně jako vodní plyn, který se vyrábí z koksu a páry, je syntézní plyn směsí oxidu uhelnatého a vodíku. Syntézní plyn se získává zahřátím metanu nebo nafty na asi 750 °C pod tlakem asi 30 atm v přítomnosti niklového katalyzátoru:
Syntézní plyn se používá k výrobě vodíku v Haberově procesu (syntéza amoniaku).
Syntézní plyn se také používá k výrobě metanolu a dalších organických sloučenin. V procesu výroby methanolu se syntézní plyn vede přes povrch katalyzátoru vyrobeného z oxidu zinečnatého a mědi při teplotě 250 °C a tlaku 50-100 atm, což vede k reakci
Syntézní plyn používaný pro tento proces musí být důkladně očištěn od nečistot.
Metanol lze snadno katalyticky rozložit za vzniku syntézního plynu. Je velmi výhodné použít pro přepravu syntézního plynu. Metanol je jednou z nejdůležitějších surovin pro petrochemický průmysl. Používá se například k získání kyseliny octové:
Katalyzátorem pro tento proces je rozpustný aniontový komplex rhodia. Tato metoda se používá pro průmyslovou výrobu kyseliny octové, jejíž poptávka je větší než její produkce z fermentačního procesu.
Rozpustné sloučeniny rhodia mohou být v budoucnu použity jako homogenní katalyzátory pro výrobu ethan-1,2-diolu ze syntézního plynu:
Tato reakce probíhá při teplotě 300 °C a tlaku řádově 500-1000 atm. V současné době není takový proces ekonomicky životaschopný. Produkt této reakce (jeho triviální název je etylenglykol) se používá jako nemrznoucí směs a k výrobě různých polyesterů, např. terylenu.
Metan se také používá k výrobě chlormethanů, jako je trichlormethan (chloroform). Chlormethany mají různá použití. Například chlormethan se používá při výrobě silikonů.
A konečně, metan se stále více používá k výrobě acetylenu.
Tato reakce probíhá při přibližně 1500 °C. Aby se metan zahřál na takovou teplotu, spaluje se za podmínek omezeného přístupu vzduchu.
Ethan má také řadu důležitých použití. Používá se při procesu získávání chlorethanu (ethylchloridu). Jak bylo uvedeno výše, ethylchlorid se používá k získání tetraethylolova (IV). Ve Spojených státech je etan důležitou surovinou pro výrobu ethylenu (tabulka 6).
Propan hraje důležitou roli v průmyslové výrobě aldehydů, jako je methanal (mravenčí aldehyd) a ethanal (acetaldehyd). Tyto látky jsou zvláště důležité v plastikářském průmyslu. Butan se používá k výrobě buta-1,3-dienu, který, jak je popsáno níže, se používá k výrobě syntetického kaučuku.
Ethylen... Ethylen je jedním z nejdůležitějších alkenů a obecně jedním z nejdůležitějších produktů petrochemického průmyslu. Je to surovina pro mnoho plastů. Pojďme si je vyjmenovat.
Polyethylen... Polyethylen je produktem polymerace ethylenu:
Polychlorethylen... Tento polymer se také nazývá polyvinylchlorid (PVC). Získává se z chlorethylenu (vinylchloridu), který se zase získává z ethylenu. Celková reakce:
1,2-Dichlorethan se získává ve formě kapaliny nebo plynu za použití chloridu zinečnatého nebo chloridu železitého jako katalyzátoru.
Když se 1,2-dichlorethan zahřeje na teplotu 500 °C pod tlakem 3 atm v přítomnosti pemzy, vytvoří se chlorethylen (vinylchlorid).
Další způsob výroby chlorethylenu je založen na zahřívání směsi ethylenu, chlorovodíku a kyslíku na 250 °C v přítomnosti chloridu měďnatého (katalyzátoru):
Polyesterové vlákno. Příkladem takového vlákna je terylen. Získává se z ethan-1,2-diolu, který se zase syntetizuje z epoxyethanu (ethylenoxidu) takto:
Ethan-1,2-diol (ethylenglykol) se také používá jako nemrznoucí směs a pro výrobu syntetických detergentů.
Ethanol se získává hydratací ethylenu za použití kyseliny fosforečné na nosiči oxidu křemičitého jako katalyzátoru:
Ethanol se používá k výrobě ethanalu (acetaldehydu). Kromě toho se používá jako rozpouštědlo pro laky a leštidla a také v kosmetickém průmyslu.
Nakonec se ethylen používá také k získání chlorethanu, který se, jak již bylo zmíněno výše, používá k výrobě tetraethylolova (IV), antidetonační přísady do benzínů.
Propen... Propen (propylen), stejně jako ethylen, se používá k syntéze různých chemických produktů. Mnohé z nich se používají při výrobě plastů a pryží.
Polypropen... Polypropen je polymerační produkt propenu:
Propanon a propenal. Propanon (aceton) je široce používán jako rozpouštědlo a používá se také při výrobě plastu známého jako plexisklo (polymethylmethakrylát). Propanon se získává z (1-methylethyl)benzenu nebo z 2-propanolu. Ten se získává z propenu takto:
Oxidace propenu v přítomnosti katalyzátoru na bázi oxidu mědi (II) při 350 °C vede k produkci propenalu (akrylaldehydu):
Propan-1,2,3-triol. Propan-2-ol, peroxid vodíku a propenal získané ve výše uvedeném procesu lze použít k výrobě propan-1,2,3-triolu (glycerinu):
Glycerin se používá při výrobě celofánového filmu.
Propennitril (akrylonitril). Tato sloučenina se používá k výrobě syntetických vláken, pryží a plastů. Získává se průchodem směsi propenu, čpavku a vzduchu přes povrch molybdenového katalyzátoru při teplotě 450 °C:
Methylbuta-1,3-dien (isopren). Syntetické kaučuky se získávají jeho polymerací. Isopren se připravuje pomocí následujícího vícestupňového procesu:
Epoxypropan používá se k výrobě polyuretanových pěn, polyesterů a syntetických detergentů. Syntetizuje se následovně:
Buta-1-en, but-2-en a buta-1,2-dien se používají k výrobě syntetických kaučuků. Pokud se pro tento proces použijí jako suroviny buteny, převedou se nejprve na buta-1,3-dien dehydrogenací v přítomnosti katalyzátoru - směsi oxidu chromitého s oxidem hlinitým:
Nejvýznamnějším zástupcem řady alkynů je ethyn (acetylen). Acetylen má mnoho použití, například:
- jako palivo v kyslíko-acetylenových hořákech pro řezání a svařování kovů. Při hoření acetylenu v čistém kyslíku se v jeho plameni vyvinou teploty až 3000 °C;
- pro výrobu chlorethylenu (vinylchloridu), i když ethylen se v současnosti stává nejdůležitější surovinou pro syntézu chlorethylenu (viz výše).
- získat rozpouštědlo 1,1,2,2-tetrachlorethan.
Benzen a methylbenzen (toluen) se vyrábí ve velkém množství z rafinace ropy. Protože methylbenzen se v tomto případě získává dokonce ve větším množství, než je nutné, přemění se jeho část na benzen. Za tímto účelem se směs methylbenzenu s vodíkem vede přes povrch platinového katalyzátoru na nosiči z oxidu hlinitého při teplotě 600 °C pod tlakem:
Tento proces se nazývá hydroalkylace .
Benzen se používá jako surovina pro řadu plastů.
(1-methylethyl)benzen(kumen nebo 2-fenylpropan). Používá se k výrobě fenolu a propanonu (acetonu). Fenol se používá pro syntézu různých pryží a plastů. Následují tři kroky v procesu výroby fenolu.
Poly (fenylethylen)(polystyren). Monomerem tohoto polymeru je fenyletylen (styren). Získává se z benzenu:
Podíl Ruska na světové produkci nerostných surovin zůstává vysoký a činí 11,6 % u ropy a u plynu – 28,1 % u uhlí – 12–14 %. Z hlediska objemu prozkoumaných zásob nerostných surovin zaujímá Rusko přední místo ve světě. Při obsazeném území 10% je 12-13% světových zásob ropy soustředěno v útrobách Ruska, 35% - plyn, 12% - uhlí. Ve struktuře nerostné základny země tvoří více než 70 % zásob zdroje palivového a energetického komplexu (ropa, plyn, uhlí). Celkové náklady na prozkoumané a odhadnuté nerostné suroviny jsou 28,5 bilion dolarů, což je řádově více než náklady na všechny privatizované nemovitosti v Rusku.
Tabulka 8 Palivový a energetický komplex Ruské federace
Palivový a energetický komplex je páteří domácí ekonomiky: podíl Palivový a energetický komplex v celkovém objemu vývozu v roce 1996 bude činit téměř 40 % (25 miliard USD). Plánuje se, že asi 35 % všech příjmů federálního rozpočtu na rok 1996 (121 z 347 bilionů rublů) bude pocházet z činností podniků komplexu. Citelný je podíl palivového a energetického komplexu na celkovém objemu prodejných produktů, které ruské podniky plánují vyrábět v roce 1996. Z 968 bilionů rublů. obchodovatelných produktů (v běžných cenách), bude podíl podniků v palivovém a energetickém komplexu téměř 270 bilionů rublů, tedy více než 27 % (tabulka 8). Palivový a energetický komplex zůstává největším průmyslovým komplexem, který provádí kapitálové investice (přes 71 bilionů rublů v roce 1995) a přitahuje investice (1,2 miliardy USD jen od Světové banky za poslední dva roky) do podniků všech jeho průmyslových odvětví.
Ropný průmysl Ruské federace se dlouhodobě rozvíjí rozsáhlý naivně. Toho bylo dosaženo objevením a uvedením do provozu v 50-70 letech velkých vysoce produktivních polí v Uralsko-volžská oblast a západní Sibiř, stejně jako výstavba nových a rozšiřování stávajících ropných rafinérií. Vysoká produktivita polí umožnila zvýšit produkci ropy o 20-25 milionů tun ročně s minimálními měrnými kapitálovými investicemi a relativně nízkými náklady na materiálové a technické zdroje. Současně však probíhal rozvoj polí nepřijatelně vysokým tempem (od 6 do 12 % těžby z původních zásob) a celá ta léta v oblastech těžící ropu byla infrastruktura a bytová výstavba vážně zaostávali. V roce 1988 Rusko vyprodukovalo maximální množství kondenzátu ropy a plynu – 568,3 milionů tun, neboli 91 % produkce ropy v celé Unii. V útrobách území Ruska a přilehlých vodách moří se nachází asi 90 % prokázaných zásob ropy všech republik, které byly dříve součástí SSSR. Na celém světě se základna nerostných surovin rozvíjí podle schématu expanze reprodukce. To znamená, že každý rok je potřeba převést na pole provozovatele nových polí o 10-15% více, než vyrobí. Je to nutné pro udržení vyvážené struktury výroby, aby průmysl nepociťoval nedostatek surovin.V letech reforem vyvstala otázka investic do geologického průzkumu. Vývoj jednoho milionu tun ropy vyžaduje investice ve výši dvou až pěti milionů amerických dolarů. Navíc tyto fondy přinesou výnosy až po 3-5 letech. Mezitím, aby se kompenzoval pokles produkce, je nutné vyvinout 250-300 milionů tun ropy ročně. Za posledních pět let bylo prozkoumáno 324 nalezišť ropy a zemního plynu, zprovozněno 70–80 nalezišť. Na geologii bylo v roce 1995 vynaloženo pouze 0,35 % HDP (v bývalém SSSR byly tyto náklady třikrát vyšší). Dochází k odložené poptávce po produktech geologů – prozkoumaných nalezištích. V roce 1995 se však geologické službě přesto podařilo zastavit pokles produkce ve svém oboru. Objem hlubinných průzkumných vrtů v roce 1995 vzrostl o 9 % oproti roku 1994. Z 5,6 bilion financování rublů 1.5 bilion rubly přijímali geologové centrálně. rozpočet na rok 1996 Roskomnedra je 14 bilionů rublů, z toho 3 biliony jsou centralizované investice. To je jen čtvrtina investic bývalého SSSR do geologie Ruska.
Surovinová základna Ruska, s výhradou vytvoření vhodných ekonomických podmínek pro rozvoj průzkum operace mohou zajistit relativně dlouhé období úrovně produkce nezbytné k uspokojení ropných potřeb země. Je třeba mít na paměti, že v Ruské federaci nebylo po sedmdesátých letech objeveno jediné velké vysoce produktivní pole a nově navýšené zásoby se z hlediska jejich stavu prudce zhoršují. Takže například z hlediska geologických podmínek klesl průměrný průtok jednoho nového vrtu v oblasti Ťumeň ze 138 tun v roce 1975 na 10-12 tun v roce 1994, tedy více než 10krát. Výrazně vzrostly náklady na finanční a materiálně technické prostředky na vytvoření 1 tuny nové kapacity. Stav rozvoje velkých vysoce produktivních nalezišť je charakteristický rozvojem zásob ve výši 60-90 % výchozích vytěžitelných zásob, což předurčilo přirozený pokles těžby ropy.
Přechod k tržním vztahům diktuje potřebu změnit přístupy k nastavování ekonomických podmínek pro fungování podniků, odkazující plachý do těžebního průmyslu. V ropném průmyslu, který se vyznačuje neobnovitelnými zdroji cenných nerostných surovin – ropy, stávající ekonomické přístupy vylučují z rozvoje významnou část zásob z důvodu neefektivnosti jejich rozvoje podle současných ekonomických kritérií. Odhady ukazují, že u některých ropných společností nelze z ekonomických důvodů zapojit do ekonomického obratu 160 až 1057 milionů tun zásob ropy.
Ropný průmysl s významným bezpečnostní bilanční rezervy, v posledních letech se zhoršující Ne moje práce. V průměru pokles těžby ropy za rok o dey současný fond se odhaduje na 20 %. Z tohoto důvodu je pro udržení dosažené úrovně těžby ropy v Rusku nutné zavést nové kapacity 115-120 milionů tun ročně, což vyžaduje vyvrtání 62 milionů metrů těžebních vrtů a fakticky v roce 1991 Bylo navrtáno 27,5 milionů metrů a v roce 1995 - 9,9 milionů m.
Nedostatek finančních prostředků vedl k prudkému snížení objemu průmyslové a občanské výstavby, zejména na západní Sibiři. V důsledku toho došlo k úbytku prací na úpravě ropných polí, výstavbě a rekonstrukci systémů sběru a přepravy ropy, výstavbě bytů, škol, nemocnic a dalších zařízení, což byl jeden z důvodů napjaté společenské situace. situace v regionech produkujících ropu. Byl narušen program výstavby zařízení pro využití přidruženého plynu. Výsledkem je, že ročně se ve světlích spálí více než 10 miliard krychlových metrů ropného plynu. Z důvodu nemožnosti rekonstrukce ropovod systémy v polích neustále zažívají četná prasknutí potrubí. Jen v roce 1991 bylo z tohoto důvodu ztraceno více než 1 milion tun ropy a byly způsobeny velké škody na životním prostředí. Snížení stavebních zakázek vedlo ke kolapsu mocných stavebních organizací v západní Sibiři.
Jedním z hlavních důvodů krize v ropném průmyslu je také nedostatek potřebného polního vybavení a potrubí. Deficit v zásobování průmyslu materiálně technickými prostředky v průměru přesahuje 30 %. V posledních letech nevznikla ani jedna nová velká výrobní jednotka na výrobu zařízení pro ropná pole, navíc mnoho továren tohoto profilu omezilo výrobu a prostředky vyčleněné na nákupy v cizí měně nestačily.
V důsledku špatného materiálního a technického zabezpečení přesáhl počet nečinných těžebních vrtů 25 tisíc. Jednotky., včetně těch, které jsou nečinné nad normu - 12 tisíc kusů. Vrty nečinné nad normu ztrácejí každý den asi 100 tisíc tun ropy.
Akutním problémem pro další rozvoj ropného průmyslu zůstává jeho nedostatečné zajištění vysoce výkonných strojů a zařízení pro těžbu ropy a plynu. Do roku 1990 měla polovina technických prostředků v průmyslu více než 50% opotřebení, pouze 14% strojů a zařízení odpovídalo světové úrovni, poptávka po hlavních typech výrobků byla uspokojena v průměru ze 40-80% . Tato situace s vybavením průmyslu vybavením byla důsledkem slabého rozvoje ropného strojírenského průmyslu v zemi. Importní dodávky v celkovém objemu zařízení dosáhly 20 %, u některých typů až 40 %. Nákup trubek dosahuje 40-50%.
S rozpadem Unie se zhoršila situace s dodávkami zařízení na ropná pole z republik SNS: Ázerbájdžánu, Ukrajiny, Gruzie a Kazachstánu. Jako monopolní výrobci mnoha druhů výrobků továrny těchto republik navyšovaly ceny a omezovaly dodávky zařízení. V roce 1991 samotný Ázerbájdžán představoval asi 37 % produktů vyráběných pro ropné dělníky.
V důsledku zničení systému materiálně-technického zabezpečení, snížení rozpočtových prostředků a nemožnosti samofinancování vrtných prací ze strany ropných sdružení z důvodu nízké ceny ropy a neomezeného růstu zdrojů materiálně-technických zdrojů , objem vrtných operací začal klesat. Rok od roku ubývá vytváření nových kapacit na těžbu ropy a dochází k prudkému poklesu těžby ropy.
Významnou rezervou pro snížení objemu vrtných operací je zvýšení průtoku nových vrtů zlepšením průniku ropných ložisek. Pro tyto účely je nutné znásobit vrtání horizontálních vrtů, což vede ke zvýšení rychlosti produkce oproti standardním vrtům až 10krát nebo více. Řešení problémů s vysoce kvalitním pronikáním do nádrže zvýší počáteční rychlost produkce vrtu o 15-25%.
Kvůli systematickému nedostatečnému zobrazování v posledních letech producenti ropy a plynu podniků materiálně-technických prostředků udržovat fond v provozuschopném stavu, jeho využití se prudce zhoršilo. Nepřímým důvodem růstu zásob nevyužitých vrtů je také nízká kvalita zařízení dodávaného tuzemskými závody, což vede k neodůvodněnému nárůstu objemu opravárenských prací.
V roce 1992 se tak ruský ropný průmysl již dostal do krizového stavu, přestože měl dostatečné průmyslové zásoby ropy a velké potenciální zdroje. Nicméně za období od roku 1988 do roku 1995. úroveň těžby ropy se snížila o 46,3 %. Rafinace ropy v Ruské federaci se soustředí především na 28 rafinerií (Rafinerie): u 14 podniků objem rafinace ropy přesáhl 10 mil. tun ročně a zpracovaly 74,5 % z celkového objemu příchozí ropy, u 6 podniků se objem rafinace pohyboval od 6 do 10 mil. televize ročně a ve zbývajících 8 závodech - méně než 6 milionů tun ročně (minimální objem zpracování 3,6 milionů tun ročně, maximum - asi 25 milionů tun ročně)
Kapacity jednotlivých rafinérií Ruské federace z hlediska objemu zpracovávaných surovin, struktura jejich výrobních aktiv se výrazně liší od zahraničních ropných rafinérií. Převážná část ropy ve Spojených státech se tedy zpracovává v rafinériích s kapacitou 4–12 milionů tun ročně, v západní Evropě - 3–7 milionů tun ročně. 9 ukazuje ukazatele produkce základních ropných produktů v Ruské federaci a vyspělých kapitalistických zemích.
Tabulka 9 Ukazatele produkce základních ropných produktů v Ruské federaci a vyspělých kapitalistických zemích.
Země otevření ropných nádrží. | Objem výroby | |||||
Benzín | Diesel pohonné hmoty | Topný olej | mazací oleje | Živice | Kola | |
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 |
Německo | 20.2 | 33.7 | 9.0 | 1.4 | 2.7 | 1.4 |
Francie | 15.6 | 27.7 | 12.5 | 1.7 | 2.8 | 0.9 |
Spojené království | 27.2 | 25.4 | 16.5 | 0.9 | 2. | 1.5 |
Itálie | 15.9 | 26.2 | 24.8 | 1.1 | 2.4 | 0.8 |
Ve struktuře výroby a spotřeby Ruské federace zaujímají mnohem větší podíl těžké zbytkové ropné produkty. Výtěžnost lehkých olejů se blíží jejich potenciálnímu obsahu v ropě (48-49 %), což svědčí o nízkém využití sekundárních procesů hlubinné rafinace ropy ve struktuře tuzemské rafinace ropy. Průměrná hloubka rafinace ropy (poměr lehkých ropných produktů k objemu rafinace ropy) je asi 62-63%. Pro srovnání, hloubka rafinace při Rafinerie průmyslové země tvoří 75-80 % (v USA - cca 90 %) Od počátku 90. let byl v podmínkách relativně stabilní poptávky po lehkých ropných produktech u většiny procesů pozorován pokles úrovně zatížení. v roce 1994 (61,3 %), způsobený poklesem spotřeby motorových paliv v souvislosti s prohlubujícím se poklesem průmyslové výroby v Rusku jako celku. V tuzemských rafinériích jsou nedostatečně rozvinuty procesy hydrorafinace destilátů, nedochází k hydrorafinaci ropných zbytků. Velkým zdrojem znečištění životního prostředí jsou rafinérie: celkové emise škodlivých látek (oxid siřičitý, oxid uhelnatý, oxidy dusíku, sirovodík aj.) v roce 1990 činily 4,5 kg na tunu rafinované ropy.
Porovnáním kapacit prohlubovacích a zušlechťovacích procesů v podnicích Ruské federace s podobnými údaji pro zahraničí lze konstatovat, že podíl kapacit katalytického krakování je 3x menší než v Německu, 6x menší než v Anglii a 8x nižší ve srovnání s USA. Až dosud se prakticky nepoužívá jeden z progresivních procesů, hydrokrakování vakuového plynového oleje. Tato struktura je stále méně v souladu s potřebami národního trhu, protože, jak již bylo uvedeno, vede k nadměrné výrobě topných olejů s nedostatkem kvalitních motorových paliv.
Zmíněný pokles produktivity hlavních a sekundárních procesů je jen zčásti důsledkem poklesu dodávek ropy do rafinérií a efektivní spotřebitelské poptávky a také velkého zhoršení technologického vybavení. Z více než 600 hlavních technologických celků tuzemských rafinérií má pouze 5,2 % (v roce 1991 - 8,9 %) životnost kratší než 10 let. Převážná většina (67,8 %) byla uvedena do provozu před více než 25 lety a vyžaduje výměnu. Stav primárních destilačních závodů v Ruské federaci je obecně nejvíce neuspokojivý.
Přímým důsledkem neuspokojivého stavu stálých aktiv ropného rafinérského průmyslu je vysoká cena a nízká kvalita komerčních ropných produktů. Tedy neexponovaný hydrodesulfurizace topný olej je na světovém trhu málo žádaný a používá se pouze jako surovina pro výrobu lehkých ropných produktů.
Zpřísnění vládní kontroly nad stavem životního prostředí ve většině průmyslových zemí v 80. letech vedlo k výrazné změně technické a technologické struktury zahraničních rafinérií. Nové standardy kvality pro motorová paliva (tzv "přeformulovaný" motorová paliva) zahrnují:
U benzínu - výrazné snížení obsahu aromatických látek (benzen až o 1%) a olefinické uhlovodíky, sloučeniny síry, index těkavosti, povinné přidávání sloučenin obsahujících kyslík (až 20 %);
U motorové nafty - snížení obsahu aromatických uhlovodíků na 20-10% a sloučenin síry na 0,1-0,02%.
V roce 1992 přesáhl podíl bezolovnatého benzínu na celkové výrobě benzínu ve Spojených státech 90%, v Německu - 70%. Japonsko vyrábělo pouze bezolovnatý benzín.
Domácí rafinérie pokračují ve výrobě olovnatého benzínu. Podíl bezolovnatých benzinů na celkovém objemu výroby automobilových benzinů v roce 1991 činil 27,8 %. Podíl jejich produkce se v posledních letech prakticky nezvyšuje a v současnosti činí cca 45 %. Hlavním důvodem je nedostatek finančních prostředků na modernizaci a výstavbu závodů na výrobu vysokooktanových komponentů a také kapacit na výrobu katalyzátorů. Ruské podniky vyráběly hlavně benzín A-76, který nesplňuje moderní vývojové požadavky stavba motoru. Stav výroby motorové nafty jako exportovatelného produktu je o něco lepší. Podíl nízkosirného paliva s obsahem síry do 0,2 % v roce 1991 činil 63,8 %, v roce 1995 - - až 76 %
V letech 1990-1994. výroba a sortiment mazacích olejů rapidně poklesly. Jestliže v roce 1991 činila celková produkce olejů 4684,7 tisíce tun, pak v roce 1994 to bylo 2127,6 tisíce tun. Orsk, Rafinérie Perm a Omsk.
Systém má zvláštní roli ve vývoji ropného a plynového komplexu ropných produktů. Význam potrubní dopravy pro fungování ropného komplexu určuje dekret prezidenta Ruské federace ze 7. října 1992, podle kterého si stát ponechal kontrolu nad akciovou společností Transněfť. Na území Ruské federace je provozováno 49,6 tisíc km hlavních ropovodů, 13264 tisíc metrů krychlových m skladovacích nádrží, 404 čerpacích stanic ropy. Akutním problémem je v současnosti udržovat provozní systém ropovodů v provozuschopném stavu.
Dalším problémem je přeprava ropy s vysokým obsahem síry. V bývalém SSSR se tato ropa zpracovávala především pro Kremenčug Rafinerie.
Rozvoji ropného trhu brání absence jednotného systému vzájemného vypořádání změn kvality ropy při přepravě. Je to dáno tím, že hlavní ropovody měly velké průměry a byly určeny k přepravě značných objemů ropy na velké vzdálenosti, což evidentně předurčovalo čerpání olejů ve směsi. Podle některých odhadů roční OJSC "LUKOIL", ztráty ze zhoršujících se spotřebitelských vlastností ropy a nerovnoměrného přerozdělování cen ropy mezi producenty dosahují minimálně 60-80 miliard rublů.
Řízení ropného a plynárenského průmyslu v SSSR se uskutečňovalo prostřednictvím systému skupiny ministerstev - Ministerstvo geologie SSSR, Ministerstvo naftového průmyslu, Ministerstvo plynárenství, Ministerstvo ropy Rafinérský a petrochemický průmysl SSSR, jakož i Hlavní ředitelství pro dopravu, skladování a distribuci ropy a ropných produktů.
Ropný průmysl v Rusku je v současné době rozporuplnou kombinací vytvořených obrovských výrobních kapacit a nepřiměřené úrovně odběrů ropy. Z hlediska celkového objemu výroby určitých druhů paliv zaujímá země první nebo přední místo na světě. Nicméně realita toho, jak průmysl funguje Palivový a energetický komplex Rusko má snížit produkci paliv a energetických zdrojů (TER) Tento trend je pozorován již od roku 1988. V roce 1995 se míra poklesu objemů výroby mírně snížila, což může být začátkem etapy následné stabilizace.
Produkční potenciál ropného průmyslu na počátku osmdesátých let byl výrazně podkopán cílem urychlení rozvoje ropných polí a zvýšení exportních zásob.Vývoz ropy v té době do značné míry předurčoval možnost přilákání zahraničních ekonomických zdrojů pro udržení investiční aktivity, zvýšení obchodu obrat a financování vládních výdajů. Stala se jedním z hlavních prostředků k vyrovnávání důsledků strukturální nerovnováhy v národním hospodářství.
Investice do těžby ropy však směřovaly především do extenzivního rozvoje průmyslu, proto byl nárůst investic spojen s relativně nízkou výtěžností ložiska a velkými ztrátami souvisejícího plynu. V důsledku toho zaznamenal ropný průmysl řadu velkých poklesů produkce (1985, 1989, 1990), z nichž poslední trvá dodnes.
Charakteristickým rysem ropného průmyslu je jeho zaměření na priority energetické strategie Ruska. Energetická strategie Ruska - prognóza možných řešení energetických problémů v zemi v krátkodobých (2-3 letech), střednědobých (do roku 2000) a dlouhodobých (do roku 2010) plánech, jakož i v oblasti výroba energie, spotřeba energie, dodávky energie a vztahy se světovou energetickou ekonomikou V současné době je nejvyšší prioritou energetické strategie Ruska zvýšení efektivní spotřeby energie a úspory energie. Energetická náročnost komerčních produktů je v Rusku 2x vyšší než v USA a 3x vyšší než v Evropě. Pokles výroby v letech 1992-1995 ne „ vedlo ke snížení energetické náročnosti, a dokonce ji zvýšilo.
Úspora energie pomůže tomuto nežádoucímu trendu zabránit a do roku 2000 snížit škodlivé emise do ovzduší. Ušetřené energetické zdroje se mohou stát hlavním zdrojem stabilizace exportu Palivové a energetické zdroje.
Současný stav ropného komplexu je hodnocen jako krizový především z pohledu poklesu těžby ropy. Úroveň těžby ropy v Rusku v roce 1995 odpovídá ukazatelům z poloviny sedmdesátých let. Těžba ropy v roce 1995 poklesla o 3,4 % oproti roku 1994. Důvody poklesu jsou zhoršení surovinové základny, znehodnocení stálých aktiv, rozbití jednotného hospodářského prostoru, tvrdá finanční politika vlády, pokles kupní síla obyvatelstva a investiční krize. Vyřazení výrobních zařízení je 3x vyšší než zprovoznění nových. Počet nevyužitých vrtů roste, ke konci roku 1994 bylo v průměru 30 % zásob provozních vrtů. Pouze 10 % ropy se vyrábí pomocí vyspělých technologií.
V ruských ropných rafinériích překračují odpisy dlouhodobého majetku 80 % a využití kapacity pro Rafinerie je méně než 60 %. Zároveň rostou devizové příjmy z exportu ropy, čehož je dosahováno předstihem růstu fyzických objemů exportu.
Přes opatření přijatá ruskou vládou zaměřená na podporu sektoru rafinace ropy – vývoj federálního cílového programu „Palivo a energie“, vyhláška o opatřeních k financování rekonstrukce a modernizace ruského ropného rafinérského průmyslu „, současný stav Po očekávaném ukončení hospodářského poklesu v roce 1997 by se v příštích letech mělo počítat se stálým zvyšováním temp růstu a po roce 2000 s mírnějším růstem.
Hlavním cílem modernizačního programu pro domácí ropný rafinérský komplex je přizpůsobení produktů požadavkům trhu, snížení znečištění životního prostředí, snížení spotřeby energie, snížení produkce topného oleje, uvolnění ropy na export a zvýšení exportu vysoce kvalitních ropných produktů.
Finanční prostředky na investice do modernizačních projektů jsou omezené, a proto je nejdůležitějším úkolem vybrat prioritní projekty z množství navržených. Při výběru projektů se zohledňuje posouzení možných regionálních odbytových trhů, potenciální regionální produkce a vyváženost nabídky a poptávky na regionální úrovni. Za nejslibnější regiony jsou považovány Centrální region, Západní Sibiř, Dálný východ a Kaliningrad. Severozápad je považován za středně perspektivní, Volgo-Vjatskij region, Central Black Earth Region, Severní Kavkaz a východní Sibiř. Nejméně perspektivní jsou severní regiony, Volha a Ural.
Projekty modernizace rafinérií v regionálním kontextu jsou analyzovány s ohledem na určitá rizika. S objemy zpracovávaných surovin a produktů na prodej jsou spojena rizika – přítomnost prodejních trhů. Komerční a transakční rizika jsou dána dostupností vozidel v závodě pro dodávku surovin a expedici zpracovaných produktů včetně skladovacích prostor. Ekonomická rizika byla vypočítána na základě dopadu projektu na zvýšení ekonomických marží. Finanso Obecně rizika spojená s objemem finančních prostředků potřebných k realizaci projektu.
Pro každý z projektů modernizace jsou před výběrem konečné konfigurace vyžadovány podrobné studie proveditelnosti. Modernizace Rafinerie pomůže uspokojit rostoucí poptávku po motorové naftě, realizace projektů téměř zcela uspokojí poptávku po vysokooktanových motorových benzínech a také sníží přebytečný topný olej na polovinu, s přihlédnutím ke scénáři nízké poptávky po něm vývoz pohonných hmot ropa do západoevropských zemí jako surovina pro zpracování a export do regionů, které nejsou podporovány zemním plynem pro výrobu energie.
Negativní dopad na pokles těžby ropy v letech 1994-1995 přezásobení rafinérií hotovými výrobky, které z důvodu vysokých cen ropných produktů již není schopen platit pro masového spotřebitele. Snižte objem zpracovávaných surovin. Státní regulace v podobě navázání ropných sdružení na něk PZ v tomto případě se nestává pozitivním, ale negativním faktorem, neodpovídá současné situaci v ropném průmyslu a neřeší nahromaděné problémy. Vede k přetížení v trunkových systémech potrubí přepravy ropy, které si při nedostatku dostatečných skladovacích kapacit při těžbě ropy vynucují odstavení provozních vrtů. Tedy podáno centrálním dispečinkem Rosněfť, v roce 994 kvůli tomu v těžba ropy a plynu sdružení odstavila 11 tisíc vrtů o celkové kapacitě 69,8 tisíce tun denně.
Překonání poklesu těžby ropy je pro ropný komplex nejtěžším úkolem. Zatímco se zaměříme pouze na stávající domácí technologie a výrobní základnu, pokles těžby ropy bude pokračovat až do roku 1997, a to i při snižování zásob těžebních vrtů na standardní hodnoty a každoročním nárůstu těžby vrtů. Je nutné přilákat velké investice, zahraniční i domácí, zavádění pokročilých technologií (horizontální a radiální vrtání, hydraulické štěpení atd.) a zařízení zejména pro rozvoj malých a okrajový vklady. V tomto případě lze pokles těžby ropy překonat v letech 1997-1998.
Ve vývoji – od zvyšování produkce po její kvóty, souhlasit s podpovrchovými limity,
Ve výrobě - od hrubé po racionální spotřebu surovin na základě zachování zdrojů.
Přechod k racionálnímu využívání podloží a úspora zdrojů v celém technologickém řetězci, od vyhledávání nerostů až po jejich zpracování a následně recyklaci, plně odpovídá státním zájmům Ruska. Výše uvedené úkoly lze řešit v podmínkách hospodářské soutěže mezi subjekty regulovaného trhu s energií.
V posledních letech u nás v oblasti exportu ropy dochází k postupnému odklonu od státního monopolu a přibližování se praxi soukromo-státního oligopolu přijatého v průmyslových zemích, jehož subjekty jednají podle civilizovaných pravidel vyvinutých a jimi přijaté s přihlédnutím k národním tradicím a zvláštnostem. Vzhledem k tomu, že při reformě ekonomiky od roku 1992 byl sešrotován státní stroj vlády, neprobíhalo utváření ropného oligopolu vždy civilizovaným způsobem.
Více než 120 organizací soukromých společností a společných podniků získalo právo prodávat ropu a ropné produkty do zahraničí. Mezi ruskými prodejci ropy zesílila konkurence. Počet dumpingových a nekontrolovaných obchodů se neustále zvyšoval. Cena ruské ropy klesla téměř o 20 %, zatímco vývoz zůstal v roce 1992 na rekordním minimu 65 milionů tun.
Rozšířila se praxe osvobození od placení vývozního cla jak pro profesionální obchodní společnosti, tak pro mnohé regionální správy, vládní agentury a různé veřejné organizace. Obecně bylo v roce 1992 podle Hlavního ředitelství pro hospodářské zločiny Ministerstva vnitra Ruska 67 % vyvážené ropy osvobozeno od vývozních cel, což připravilo rozpočet o příjmy ve výši asi 2 miliard USD.
V roce 1993 začal v tuzemsku působit institut speciálních exportérů, což znamená výběr nejzkušenějších obchodních společností (obchodníků) a udělení jim výhradního práva k provádění zahraničního obchodu s ropou a ropnými produkty. To umožnilo zvýšit objem exportu ropy na 80 milionů tun v roce 993, mírně zvýšit její cenu (která se nadále držela 10-13 % pod světovou úrovní) a vypracovat mechanismus kontroly přílivu zahraničních vyměnit peníze do země. Přetrvával však nadměrný počet speciálních vývozců (50 subjektů). Stále soutěžili ani ne tak se zahraničními firmami, ale i mezi sebou. Mechanismus pro udělování výjimek z vývozních cel zůstal také zachován, ale objem prostředků, o které rozpočet přišel, se snížil na 1,3 miliardy dolarů.
V roce 1994 byl počet speciálních exportérů snížen na 14 organizací. Vývoz ropy se zvyšuje na 91 milionů tun, cena ruské ropy činila 99 % světové. Ke zlepšení v této oblasti přispěl proces privatizace a restrukturalizace ropného průmyslu: řada společností se ukázala jako plně vertikálně integrované, schopné provádět celý cyklus operací od průzkumu a těžby ropy až po přímý prodej ropných produktů spotřebitelům. Koncem roku 1994 vznikl průmyslový svaz Union vývozci ropy (SONEK), přístup k němu je otevřen všem subjektům ropného sektoru.
Ruské společnosti tak mohly na světových trzích konkurovat předním monopolům průmyslových zemí. Byly vytvořeny podmínky pro zrušení institutu zvláštních vývozců, k čemuž došlo rozhodnutím vlády počátkem roku 1995. SONEK zavedl celosvětovou praxi zefektivnění exportu strategického zboží. Například v Japonsku existuje přes 100 vývozních kartelů, asi 30 v Německu a asi 20 ve Spojených státech.
Přítomnost vertikálně integrovaných ropných společností na ruském domácím trhu vytváří předpoklady pro rozvoj efektivní hospodářské soutěže mezi nimi, což má pozitivní důsledky pro spotřebitele. K dnešnímu dni však tyto předpoklady na regionální úrovni nebyly splněny, neboť dosud došlo k rozdělení ruského trhu s ropnými produkty do zón vlivu nově vzniklých ropných společností. Z 22 zkoumaných GKAP V roce 1994 v regionech Ruska, pouze na trzích Astrachaňské a Pskovské oblasti, území Krasnodar a Stavropol, provádějí dodávky ropných produktů (benzín, topný olej, motorová nafta) dvě ropné společnosti, v ostatních případech přítomnost jedné ropné společnosti zpravidla přesahuje 80. řádek.
Dodávky prostřednictvím přímých vazeb i roztříštěného charakteru jsou realizovány jinými společnostmi, ale jejich podíl na objemu dodávek na regionální trhy je příliš malý na to, aby mohl konkurovat monopolům. Například v regionu Oryol s naprostou dominancí firmy "KZHOS" na regionálním trhu (97 %) spol LUKOIL dodává také ropné produkty Agrosnabu. Dohoda mezi nimi je však jednorázového charakteru a byla uzavřena na barterové bázi.
Vytvoření tří vertikálně integrovaných ropných společností na začátku roku 1993 (VINK) výrazně ovlivnily trhy s ropnými produkty. Produkce ropy pro každou z vertikálně integrovaných společností vzrostla jako procento zbytku ropných společností av lednu 1994 činila 56,4 %, zatímco v první polovině roku 1993 tyto tři společnosti produkovaly 36 % celkové produkce ropy v Rusku. Obecně lze říci, že poklesem produkce hlavních typů ropných produktů se vertikálně integrované ropné společnosti stabilizovaly a dokonce zvýšily produkci některých typů produktů.
Spolu s tím je růst cen ropy pro vertikálně integrované ropné společnosti v průměru nižší než pro podniky produkující ropu, které ve společnosti nejsou založeny. Kromě toho ropné společnosti pravidelně oznamují zmrazení svých cen ropných produktů. To umožňuje ropným společnostem rozvíjet nejen trhy s ropnými produkty v regionech, kde sídlí jejich dceřiné společnosti. ropné produkty, ale také aktivně vstupovat do dalších nejatraktivnějších regionů (příhraniční, střední, jižní). Pozastavení vytváření nových ropných společností v roce 1994 poskytlo třem provozním významné výhody Nc při obsazování prodejních trhů a posilování svých pozic na nich.
Ekonomické důsledky působení ropných monopolů na regionálních trzích dnes v kontextu celkového poklesu platební schopnosti spotřebitelů ropných produktů nemají výrazně negativní charakter. Provozní problémy neplacení v regionech navíc řeší poskytování vládních dodávek ropnými společnostmi prakticky za podmínek bezúplatných úvěrů (agroprůmyslový sektor patří mezi beznadějné dlužníky). Neexistuje však žádná záruka, že se zintenzivněním poptávky, vzhledem k rostoucí platební schopnosti spotřebitelů, nebudou využity potenciální příležitosti pro cenový diktát a jiné zneužití dominantního postavení. To je třeba vzít v úvahu při vytváření konkurenčního prostředí a vytváření antimonopolních požadavků. V tomto případě je třeba vzít v úvahu specifické vlastnosti odvětví, z nichž nejdůležitější jsou následující:
Zvýšené požadavky na návaznost technologických procesů a spolehlivost zásobování spotřebitelů elektrickou a tepelnou energií, surovinami a palivy;
Technologická jednota současně probíhajících procesů výroby, dopravy a spotřeby elektrické a tepelné energie, ropy a plynu;
Potřeba centralizovaného dispečerského řízení vytvořených jednotných systémů energie olej a dodávky plynu zajišťující zvýšení účinnosti využívání paliv a energetických zdrojů a spolehlivější dodávky jejich spotřebitelům;
Monopol na přírodní energii olej a systémy přepravy plynu ve vztahu k dodavatelům a spotřebitelům a potřeba státní regulace činnosti těchto systémů;
Závislost hospodářských výsledků ropy a výroba plynu podniky ze změn těžebních a geologických podmínek pro výrobu paliv;
Pevná technologická provázanost podniků a pododvětví hlavních průmyslových odvětví a odvětví služeb, které zajišťují uvolnění konečného produktu.
V současné době jsou položeny základy pro vytváření konkurenčního prostředí s přihlédnutím ke specifickým charakteristikám odvětví. TEK, který zajišťuje:
Vytvoření seznamu přirozených a povolených monopolů v odvětví paliv a energetiky;
Zajišťování realizace antimonopolních opatření při privatizaci podniků a organizací palivového a energetického komplexu;
Identifikace podniků a organizací palivového a energetického komplexu, konkurenceschopných nebo majících příležitost stát se konkurenceschopnými na světovém trhu, a vytváření podmínek pro jejich efektivní fungování na světovém trhu;
Kontrola ze strany státních orgánů nad předcházením nekalé soutěže mezi podniky a organizacemi palivového a energetického komplexu;
Zakládání finančních a průmyslových skupin v odvětví paliv a energetiky;
Vypracování akčního plánu pro implementaci souboru prioritních opatření pro rozvoj malého a středního podnikání v sektoru paliv a energetiky;
Vypracování návrhů na vymezení řídících funkcí
1. Fremantle M. Chemie v akci. Za 2 hodiny, Část 1: Per. z angličtiny - M .: Mir, 1991. - 528 s., Ill.
2. Fremantle M. Chemie v akci. Za 2 hodiny, Část 2: Per. z angličtiny - M .: Mir, 1991. - 622 s., Ill.
3. V.Yu. Alekperov Vertikálně integrované ropné společnosti v Rusku. - M.: 1996.
Kerogen (z řeckého keros, což znamená „vosk“, a gen, což znamená „tvorba“) je organická hmota rozptýlená v horninách, nerozpustná v organických rozpouštědlech, neoxidujících minerálních kyselinách a zásadách.
Kondenzát je směs uhlovodíků, která je na poli plynná, ale při vytažení na povrch kondenzuje na kapalinu.
Původ fosilních paliv.
Kromě toho, že všechny živé organismy jsou složeny z organických látek, jsou hlavním zdrojem organických sloučenin: ropa, uhlí, přírodní a související ropné plyny.
Ropa, uhlí a zemní plyn jsou zdroje uhlovodíků.
Používají se tyto přírodní zdroje:
· Jako palivo (zdroj energie a tepla) - jedná se o klasické spalování;
· Ve formě surovin pro další zpracování se jedná o organickou syntézu.
Teorie původu organických látek:
1- Teorie organického původu.
Podle této teorie ložiska vznikla ze zbytků vyhynulých rostlinných a živočišných organismů, které se v tloušťce zemské kůry vlivem bakterií, vysokého tlaku a teploty proměnily ve směs uhlovodíků.
2- Teorie minerálního (sopeckého) původu ropy.
Podle této teorie vznikla ropa, uhlí a zemní plyn v počáteční fázi formování planety Země. V tomto případě se kovy spojily s uhlíkem a vytvořily karbidy. V důsledku reakce karbidů s vodní párou vznikaly v hlubinách planety plynné uhlovodíky, zejména metan a acetylen. A vlivem zahřívání, záření a katalyzátorů z nich vznikaly další sloučeniny obsažené v ropě. V horních vrstvách litosféry se kapalné ropné složky odpařovaly, kapalina zhoustla, přeměnila se v asfalt a následně v uhlí.
Tuto teorii poprvé vyslovil D.I.Mendělejev a následně ve 20. století francouzský vědec P.Sabatier v laboratoři modeloval popsaný proces a získal směs uhlovodíků podobnou ropě.
Hlavní složka zemní plyn je metan. Dále obsahuje etan, propan, butan. Čím vyšší je molekulová hmotnost uhlovodíku, tím méně ho obsahuje zemní plyn.
Aplikace: Při spalování zemního plynu se uvolňuje velké množství tepla, proto slouží jako energeticky účinné a levné palivo v průmyslu. Zemní plyn je také zdrojem surovin pro chemický průmysl: výroba acetylenu, etylenu, vodíku, sazí, různých plastů, kyseliny octové, barviv, léků a dalších produktů.
Přidružené ropné plyny vyskytující se v přírodě nad ropou nebo v ní rozpuštěné pod tlakem. Dříve se přidružené ropné plyny nepoužívaly, spalovaly se. V dnešní době jsou zachycovány a využívány jako palivo a cenné chemické suroviny. Přidružené plyny obsahují méně metanu než zemní plyn, ale obsahují podstatně více jeho homologů. Přidružené ropné plyny jsou separovány do užšího složení.
Například: přírodní benzín - do benzínu se přidává směs pentanu, hexanu a dalších uhlovodíků pro zlepšení startování motoru; jako palivo se používá propanbutanová frakce ve formě zkapalněného plynu; suchý plyn - složením podobný zemnímu plynu - se používá k výrobě acetylenu, vodíku a také jako palivo, někdy dochází k důkladnější separaci přidružených ropných plynů a extrakci jednotlivých uhlovodíků, ze kterých se pak získávají nenasycené uhlovodíky.
Uhlí zůstává jedním z nejrozšířenějších paliv a surovin pro organickou syntézu. Jaké druhy uhlí existují, odkud se uhlí bere a pro jaké produkty se používá - to jsou hlavní otázky, které dnes v lekci zvážíme. Uhlí bylo používáno jako zdroj chemikálií dříve než ropa a zemní plyn.
Uhlí není samostatná látka. Zahrnuje: volný uhlík (až 10 %), organické látky obsahující kromě uhlíku a vodíku kyslík, síru, dusík, minerální látky, které při spalování uhlí zůstávají ve formě strusky.
Uhlí je pevné fosilní palivo organického původu. Podle biogenní hypotézy vznikl z mrtvých rostlin v důsledku životně důležité činnosti mikroorganismů v období karbonu paleozoické éry (asi před 300 miliony let). Uhlí je levnější než ropa, je rovnoměrněji rozloženo v zemské kůře, jeho přírodní zásoby daleko převyšují zásoby ropy a podle vědců se nevyčerpá ani za další století.
Tvorba uhlí z rostlinných zbytků (uhelnění) probíhá v několika fázích: rašelina - hnědé uhlí - uhlí - antracit.
Proces prouhelnění spočívá v postupném zvyšování relativního obsahu uhlíku v organické hmotě v důsledku jejího ochuzování o kyslík a vodík. Ke vzniku rašeliny a hnědého uhlí dochází v důsledku biochemického rozkladu rostlinných zbytků bez přístupu kyslíku. K přechodu hnědého uhlí na uhlí dochází vlivem zvýšených teplot a tlaků spojených s horotvornými a vulkanickými procesy.