Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов

Францина Евгения Владимировна,
ассистент кафедры ХТТ

материалов. – М.: РХТУ, 1999
Потехин В.М.,Потехин В.В. Основы теории химических

процессов технологии органических веществ и нефтепереработки. Учебник для вузов-С.-П.:Химиздат, 2007.-994 с. (гриф УМО).
Ахметов А.С., Ишмияров М.Х., Кауфман А.А. Технология переработки нефти, газа и твердых горючих ископаемых. Учебное пособие. СПб Недра, 2009.–832 с (гриф УМО).
Химия нефти и газа под ред. В.А. Проскурякова и А.Е. Драпкина.Учебное пособие для вузов.-Л.:Химия, 1995.-495с. (гриф УМО).
Мановян А.К. Технология переработки природных энергоносителей, 2004
Вержичинская С.В., Дигуров Н.Г. Химия и технология нефти и газа, 2007
А.И.Левашова, А.В. Кравцов Химия природных энергоносителей и углеродных материалов. – Томск: ТПУ, 2008.-119 с.
А.И.Левашова, Н.В. Ушева Химия природных энергоносителей и углеродных материалов. Примеры и задачи. – Томск: ТПУ, 2008-92 с.

природные энергоносители (горючие ископаемые ГИ):

природный газ
нефть
твердые ГИ (торф, уголь, горючие

сланцы и др.)
материалы с высоким содержание углерода (графиты, алмазы, коксы, нефтяные и каменноугольные пеки)

соотношением
Н/С
максимум водорода содержат газы,
минимум твердые вещества,
нефти

занимают промежуточное положение.

Чтобы перевести вещество из твердого состояния в жидкое необходимо его обогатить водородом.

процессов термической деструкции
Твердые природные энергоносители
Характеристика нефти и газа
Химизм и механизмы

основных процессов технологии природных энергоносителей и углеродных материалов
Термические процессы
Каталитический крекинг и алкилирование у/в
Процессы с переносом водорода
Окисление углеродсодержащих веществ
Синтезы на основе СО2 и Н2

же элемента существовать в виде нескольких простых веществ.

Аллотропные модификации углерода:
Алмаз

sp3 – гибридизация
Графит
Фуллерены sp2 – гибридизация
Карбин sp – гибридизация

Различие физических и химических свойств этих модификаций обусловлено различием связей между атомами углерода в этих соединениях

(электропроводность)
Плотность, удельная теплоемкость, температура фазовых переходов

многим реагентам, однако при высоких температурах они способны к взаимодействию

со многими веществами. Наиболее изучены реакции углерода:
С газами (хемосорбция, катализатор, стравливание дефектов)
Карбидообразование (Al4C3, Ca2C, SiC, B4C3, с жидким металлом, модификация углеграфитовых материалов)
Реакции с образованием слоистых соединений

H2SO4 или др. сильными окислителями
Сn окис-ль СnOmHx (оксид графита)
Получают

при обработке графита прямым воздействием газообразного F2:
Сn + 1/2F2 (СF)n (фторид графита)
Проводящие:

Получаются нагреванием графита в присутствии Ме до t, отвечающей определенному давлению паров Ме.

изменения свободной энергии Гиббса ∆G (изобарно-изотермического потенциала):


Реакци протекает в прямом

направлении, если ∆G<0
Реация протекает в обратном направлении, если ∆G>0
Процесс в состоянии равновесия, если ∆G=0

веществ при t нафтены > олефины > арены

Термодинамическая устойчивость

веществ при t>7000C:

арены > олефины > нафтены > парафины

∆G является характеристикой начального и конечного энергетического состояния системы и не учитывает скорости перехода от исх.веществ к продуктам.

что в первую очередь будут рваться связи:

1. Углерод-гетероатом (NH3, H2S,

CO2 и др.)

2. С-С и С-H (парафин, олефин)

обработкой углеродсодержащих веществ как в газовой фазе, так и в

конденсированной.

синтеза:
Деструкция по связям С-С с образованием легких у/в радикалов и

тяжелых макрорадикалов при t = 350-3600C.


Конденсация макрорадикалов и образование пакетов (жидкая фаза) – мезофаза (промежуточное состояние).
При t = 5000C переход реакционной массы в твердое состояние, называемое коксом.
Твердофазные процессы (термодеструкция, конденсация и упорядочение структуры).

в орг. растворителях) – они являются множественными центрами роста мезофазных

частиц, которые оказываются слишком мелкими для формирования крупных областей анизотропии. Анизотропия – различие физических свойств в разных направлениях

Отсутствие в сырье легких фракций – они снижают вязкость жидкой фазы при нагревании и разрушают частицы мезофазы