zdroje a zpracování uhlovodíků

Zdroje a zpracování
uhlovodíků
1
zdroje uhlovodíků
(suroviny)
Fosilní
= neobnovitelné
Recentní
= obnovitelné
2
1) Fosilní zdroje
- vznikly geochemickými procesy, v pravěku
a) ropa
b) uhlí
c) zemní plyn
3
2) Recentní zdroje
- stále se tvoří
a) dřevo
b) rostlinné plody
c) tuky
4
1) Fosilní : a) Ropa
- hnědá až černá olejovitá (l),
- směs (l), (s) a (g) uhlovodíků s příměsi O, N, S
- složení ropy: C, H, O, N, S
- Vznik: rozkladem rostlinných a živočišných
zbytků pod zemským povrchem za nepřítomnosti
vzduchu při vysokých tlacích,
- tento děj trval miliony let,
- u nás malá ložiska ropy (ale zato velmi kvalitní!)
v okolí Hodonína
5
1) Fosilní : a) Ropa
• Těží se pomocí vrtů,
ze kterých pod tlakem tryská sama
nebo se z nich čerpá.
• Doprava: po souši = ropovody
po moři = tankery
pzn. Ekologická katastrofa
při havárii a úniku ropy do ŽP.
6
• Exxon Valdez ztroskotal 24. března 1989 na pobřeží
Aljašky v zálivu prince Williama s plným nákladem ropy. Při
katastrofě uniklo do moře přes 40 tisíc tun ropy. Tato
událost byla jednou z největších ekologických katastrof
zaviněných člověkem na světě.
• Podle odhadů měla nehoda za následek smrt 250 000
mořských ptáků, 2800 mořských vyder, 300 tuleňů, 250
orlů, asi 22 kosatek a miliardy jiker lososů a slanečků. Ropa
také znečistila celé pobřeží a zapříčinila zničení většiny
planktonu v oblasti.
7
Ve filmu Vodní svět byl ztroskotaný
tanker Exxon Valdez základnou
„čmoudů“, v kanceláři jejich velitele
Deacona visí fotografie kapitána
Josepha Hazelwooda, vzývaného
jako „Svatý Joe“. Tento člověk, který
pravděpodobně havárii způsobil
svou nedbalostí, byl odsouzen k
pokutě
50
000
dolarů
a
1000hodinám prospěšných prací.
V červnu 2009 soud v San
Francisku
odsoudil
společnost
Exxon Mobil k zaplacení 507,5
milionu dolarů (cca 9,8 miliardy Kč)
jako odškodné za následky havárie
tankeru Exxon Valdez v roce 1989.
8
Zpracování ropy - postup
v rafinériích
zařízení: rektifikační kolona
postup zaleží na složení ropy, ale také na tom, jaké
produkty chceme z ropy získat,
odstranění nečistot
(tzn. sloučeniny S, voda a v ní rozpuštěné minerální
soli, písek a hlína)
zpracování: frakční destilací,
Pzn. Předehřátá ropa se dopravuje do trubkové
pece, kde se zahřeje na teplotu do 200°C a vstřikuje
se do destilační kolony.
9
Zpracování ropy - postup
Frakční destilací se oddělují složky:
uhlovodíkové plyny
benzín
petrolej
plynný olej
mazací oleje
mazut
10
Zpracování ropy
11
12
Na destilaci navazují další zpracovatelské
postupy
1) RAFINACE
2) KRAKOVÁNÍ
3) ODPARAFINOVÁNÍ
13
1) RAFINACE
- ČIŠTĚNÍ
- ropné frakce se zbavují nežádoucích
složek, které zhoršují stálost produktů,
mění barvu a způsobují zápach.
- jde o působení chemických činidel
(kyseliny, zásady), selektivní rozpouštědla
a adsorbenty (aktivní uhlí).
14
2) KRAKOVÁNÍ
- podstatou je tepelný rozklad uhlovodíků s delším řetězcem na uhlovodíky s řetězcem kratším
Př. krakováním se získává více než polovina
veškerého benzínu
15
3) ODPARAFINOVÁNÍ OLEJŮ
- pomocí různých činidel, často kombinovaných s
ochlazováním příslušné frakce na teplotu -10°C
dochází k odstranění pevných uhlovodíků z příslušné frakce
- přítomnost těchto uhlovodíků je nežádoucí například v motorové naftě a v leteckém benzínu,
- v čistém stavu jsou tyto látky používané na
impregnaci papíru, výrobu různých vosků, svíček
16
Produkty ropy a jejich význam:
17
ze spodní části kolony se odvádí destilační
zbytek – mazut – který se dále zahřívá na
teplotu 360 – 400°C,
vzniklé páry se pak odvádějí do vakuové
destilační kolony, kde se mazut dále dělí.
MAZUT
Vakuový
plynový olej
Směs lehkých,
středních
a těžkých olejů
asfalt
18
CETANOVÉ ČÍSLO
- u nafty
= Míra odolnosti proti tvrdému chodu
vznětového motoru
(prodloužení doby vztřiku paliva)
Cetan = hexadekat = 100
1-methylnaftalen = 0
19
1) Fosilní : b) Uhlí
směs makromomolekulárních látek
vznikly UHELNATĚNÍM
složení: nejvíce: C, dále: H, O, N, S (minerální
látky)
Uhlí
černé
hnědé
antracit
20
1) Fosilní : b) Uhlí
Vznik.procesem tzv. uhelnatění
– přeměna odumřelých stromů
v tropických bažinách
bez přístupu kyslíku
působením tlaku
nadložních vrstev nebo
i tektonického tlaku.
V PRVOHORÁCH
A V DRUHOHORÁCH
21
A) Černé uhlí
Černé uhlí na rozdíl od hnědého uhlí obsahuje více C a méně nežádoucích příměsí.
Zpracování = KARBONIZACE
= ZAHŘÁTÍ bez přístupu vzduchu (1000°C) a
rozklad.
22
• Těží se hlubinným
způsobem, doly jsou
často až 1 km hluboké
• V ČR je několik lokalit,
kde se těžilo uhlí
(Kladensko, RosickoOslavanský revír), dnes
se těží pouze
V OstravskoKarvinském revíru.
23
24
25
26
i) KOKS
Použití:
a) jako kvalitní pevné palivo
b) surovina používaná k výrobě železa,
acetylénu a vodního plynu
27
ii) Koksárenský plyn
- ochlazením a dalšími postupy se zbavuje dehtu,
naftalenu, amoniaku a benzenových uhlovodíků
- využívá se jako průmyslové palivo
- dříve se používal v domácnostech (svítiplyn),
dnes již byl nahrazen zemním plynem
28
iii) Černouhelný dehet
- hustá, černohnědá, nepříjemně páchnoucí kapalina
- je zdrojem základních arénů a dalších složitějších sloučenin
- dále se zpracovává frakční destilací
29
30
B) Hnědé uhlí
• Vzniklo v druhohorách (jura, křída)
• Je méně kvalitní, obsahuje více příměsí (hlavně
síru- spalováním vznikají oxidy síry, kyselé deště).
• S + O2 → SO2
• SO2 + H2O → H2SO3
• Použití: se výhradně jako palivo do elektráren.
• Těžba: povrchovým způsobem, což má za
následek značnou devastaci krajiny. V ČR se těží
v oblasti Krušných hor (Sokolovská a Mostecká
pánev).
31
32
C) Antracit
• druh černého uhlí
• nejjakostnější černé uhlí
• určené především pro litinové kotle
33
1) Fosilní : c) Zemní plyn
= směs uhlovodíků s převládajícím
obsahem methanu (60 – 97 %).
- Hořlavý (g)
- Výskyt: sám, s ropou a uhlím
- Pro výrobu: řadu org. látek a topního plynu
- = EKOLOGICKÉ PALIVO:
při spalování:
a) méně CO2
b) Méně škodlivin
c) SO2 zanedbatelně
d) Nemá N
34
1) Fosilní : c) Zemní plyn
+ k ŽP:
1) Bez nákladu ke spotřebiteli
2) Doprava nezávislá na klimatu
3) Není budova na skladování jako uhlí
4) Plynný spotřebič – lehce ovladatelný
5) K dispozici 24 hodin denně
6) Plynovody v zemi – nenarušuje tvář krajiny
35
1) Fosilní : c) Zemní plyn
ČR není moc = z Ruska, Norska
Nejefektivnější ze všech primárních paliv
Zemní plyn
suchý
mokrý
36
37
Suchý zemní plyn
- tvořen pouze methanem (stlačitelný) CNG
Mokrý zemní plyn
- tvořen kromě methanu i uhlovodíky, které
se dají zkapalnit (LNG)
38
39