Гипотезы происхождения нефти. (20 баллов)

Минеральная гипотеза

Все гипотезы минерального происхождения нефти объединяет идея синтеза углеводородов, кислород-, серо- и азотсодержащих компонентов нефти из простых исходных веществ – С, СО, СО2, СН4, Н2, Н2О и радикалов при высоких температурах и взаимодействии продуктов синтеза с минеральной частью глубинных пород.

Схема процесса по Менделееву:

2FeC+3H2O=Fe2O3+C2H6

В общем виде MCx+xH2O=MOx+(CH2)x

По Кудрявцеву:

CO+3H2=CH4+H2, далее идет полимеризация радикалов =СН”, -СН2”, CH3”.

Органическая гипотеза

Ломоносов, Энглер, Зелинский

Нефть образуется в результате воздействия повышенной температуры на биогенное органическое вещество осадочных пород.

Генетическая классификация (по соотношению остатков высших и низших растений в составе нефти)

- сапропелито-гумитовые нефти

- сапропелевые

- гумито-сапропелевые

24. Синтез Фишера-Тропша: условия проведения, основные реакции, применение. (20 баллов)

Синтезы на основе оксида углерода и водорода являются гетерогенно-каталитическими процессами, протекающими с выделением большого количества тепла. В зависимости от применяемых катализаторов из оксидов углерода и водорода можно получать широкий спектр предельных углеводородов (от метана до твердых парафинов), различные спирты (С1–С20), карбоновые кислоты, сложные эфиры, альдегиды, кетоны, олефины. В качестве катализаторов чаще всего используются металлы восьмой группы. Синтез проводят при атмосферном и повышенном давлениях в интервале температур 160–325 °С.

Получение углеводородов из СО и Н2 носит название синтеза Фишера–Тропша (ФТ-синтез). Основными реакциями ФТ-синтеза являются:

(2 n + 1)Н2 + n СО  С n Н2 n +2 + n Н2О

2 n Н2 + n СО  С n Н2 n + n Н2О

(n + l)H2 +2 n CO  С n Н2 n +2 + n CO2

n Н2 + 2 n СО  С n Н2 n + n СО2.

При 200–300 °С и давлении 1, 0–2, 5 МПа реакцию можно считать практически необратимой. Состав продуктов определяется главным образом применяемым катализатором и временем контакта.

На практике применяют почти исключительно железный катализатор. Во-первых, он много дешевле кобальтового. Во-вторых, теплопроводность железного катализатора заметно выше кобальтового. Это устраняет области локальных перегревов на железном катализаторе.

25. Синтезы на основе СО и Н₂: классификация, условия проведения, основные реакции, применение. (20 баллов)

Синтезы на основе CO и H2 позволяют получать широкий спектр продуктов: углеводороды, спирты, карбоновые кислоты, альдегиды, кетоны, олефины.

1. Синтез Фишера-Тропша представляет собой каталитическое гидрирование оксида углерода с образованием смеси углеводородов; в зависимости от катализатора и условий, в которых осуществляется синтез, процесс преимущественно протекает по схеме (1) или (2):

2. Оксосинтез (гидроформилирование) – образование альдегидов, кетонов и т.п. из CO и H2 и непредельных углеводородов.

Катализаторы – карбонилы металлов VIII группы (например [HCo(CO)4]).

Классификация процессов в зависимости от используемых

Гидроформилирование используют в промышленности для получения альдегидов, из которых синтезируют спирты и карбоновые кислоты.

26 Процесс газификации горючих ископаемых: условия проведения, основные реакции, применение.

Газифика́ ция — преобразование органической части твёрдого или жидкого топлива в горючие газы при высокотемпературном (1000—2000 °C)нагреве с окислителем (кислород, воздух, водяной пар, CO₂ или, чаще, их смесь). Полученный газ называют генераторным по названию аппаратов, в которых проводится процесс — газогенераторов.

Сырьём для процесса обычно служат каменный уголь, бурый уголь, горючие сланцы, торф, дрова, мазут, гудрон.

Совокупность процессов, протекающих в ходе газификации твёрдых горючих ископаемых — пиролиз, неполное горение, полное окисление — называют конверсией:

C + O₂ → CO₂ + 408, 9 кДж/моль
C + ½ O₂ → CO + 123, 2 кДж/моль
C + CO₂ → 2CO — 161, 5 кДж/моль
C + H₂O → CO + H₂ — 136, 9 кДж/моль
CO + H₂O → CO₂ + H₂ + 42, 8 кДж/моль, кроме того, образуются продукты пиролиза. Существует несколько способов проведения процесса газификации сырья: кускового — в плотном слое, мелкозернистого — в «кипящем слое», пылевидного и жидкого — в факеле. При газификации твёрдого топлива в газовую фазу переходит до 80 % органической части топлива. Из-за нечувствительности к качеству сырья и наличию балластов (минеральных примесей и влаги) метод находит широкое применение для переработки низкосортных видов топлива. Кроме того, полученное газообразное топливо при сжигании выделяет значительно меньшее количество вредных веществ, нежели при прямом сжигании твёрдого топлива.

Газификация нефтяного сырья (чаще всего тяжёлые нефтяные остатки) проводится при 1400—1500 °C, атмосферном или повышенном (4—8 МПа) давлении в присутствии окислителя — воздуха, иногда с применением катализаторов (боксит, кислые глины, никель, кобальт).

В зависимости от применяемого дутья получаются виды газообразного топлива: синтез-газ, водяной газ, воздушный газ, смешанный газ.

Полученные в ходе газификации генераторные газы используются в качестве топлива, а после очистки от H₂S, CS₂, CO₂ — как источник водорода в производстве аммиака, смесь реагентов в производстве метанола и жидких углеводородов (синтез Фишера-Тропша) и др.