Теория:
Природными источниками углеводородов являются нефть, каменный уголь, попутный нефтяной и природный газ.
Природный газ
Природный газ представляет собой смесь газов, основным компонентом которой является метан. Его содержание зависит от месторождения и составляет \(75\)–\(98\) \(\%\) от общего объёма смеси. Кроме метана в составе природного газа есть углеводороды с небольшим числом атомов углерода (этан, пропан, бутан), а также примеси неорганических газообразных веществ (азот, оксид углерода(\(IV\)), сероводород).
Горение природного газа сопровождается выделением большого количества теплоты, поэтому около \(90\) \(\%\) добываемого газа используется в качестве топлива (тепловые электростанции, металлургические и стекольные промышленные предприятия, автомобильный транспорт, отопление жилых помещений и др.). Газообразное топливо является экологически более чистым за счёт небольшого содержания оксида серы(\(IV\)), обладает высокой теплотой сгорания и лёгкостью воспламенения.
Природный газ также является сырьём для химической промышленности. Его используют для производства водорода, этилена и ацетилена, пластмасс, медикаментов и других продуктов.
Обрати внимание!
При больших концентрациях природный газ способен вызывать удушье. Смешанный в определённых пропорциях с воздухом, он становится взрывоопасным. Используемый в быту газ содержит в своём составе в безопасных концентрациях вещества, обладающие резким характерным запахом. Это позволяет обнаружить утечку газа в жилых помещениях.
Попутный нефтяной газ
Попутный нефтяной газ также является природным, однако в природе он встречается вместе с нефтью. Он представляет собой смесь газов, находящуюся над нефтью или растворённую в ней за счёт высокого давления.
Обрати внимание!
При извлечении нефти из-за резкого падения давления растворимость попутного газа уменьшается, в результате чего он легко отделяется от нефти.
Состав попутного нефтяного газа отличается от природного. Он содержит меньше метана (до \(50\) \(\%\)), но больше — его гомологов (этан, пропан, бутан и др.). Однако в нём присутствуют те же примеси, что и в природном газе.
Пример:
средний состав попутных газов.
Состав попутного газа | Содержание, \(\%\) |
Метан | \(30,8\) |
Этан | \(7,5\) |
Пропан | \(21,5\) |
Бутан | \(20,4\) |
Пентан | \(19,8\) |
На газоперерабатывающих заводах попутный нефтяной газ разделяют на следующие фракции: сухой газ, пропан-бутановая смесь и газовый бензин.
Фракции попутного газа | Основные компоненты | Применение |
Сухой газ | Метан и этан | Получение ацетилена, этилена, водорода и сырья для производства каучуков, пластмасс, спиртов и органических кислот; в качестве топлива |
Пропан-бутановая смесь (сжиженный газ) | Пропан и бутан | В качестве бытового топлива |
Газовый бензин | Углеводороды с и более | В качестве добавки к бензину для улучшения воспламенения при запуске двигателя |
Нефть
Нефть также является природным источником углеводородов. Она представляет собой смесь углеводородов с примесями других органических веществ. Нефть не имеет определённой температуры кипения, поскольку каждый её компонент сохраняет в смеси свои индивидуальные свойства. Для выделения этих веществ нефть подвергают фракционной перегонке (ректификации), осуществляемой в ректификационной колонне.
Продуктами первичной переработки нефти являются:
- ректификационные газы;
- бензин;
- лигроин;
- газойль;
- керосин;
- мазут.
Более подробная информация о составе нефти и способах её переработки изложена в теме «Переработка нефти и охрана окружающей среды».
Каменный уголь
Каменный уголь является наиболее распространённым видом твёрдого топлива. Его запасы в природе значительно превосходят запасы нефти. Основная составляющая каменного угля — органические вещества, представленные смесью высокомолекулярных циклических соединений. Кроме органических веществ в его состав входят вода и минеральные соединения, которые образуют при сжигании золу.
Каменный уголь не только является источником энергии, но и служит сырьём для химической промышленности. Один из основных способов его переработки — сухая перегонка (коксование).