Углеводородного сырья: Углеводородное сырье

Перечень месторождений углеводородного сырья, открытых в 2020 году

Наименование месторождения	Вид ПИ	Пользователь недр	Извлекаемые запасы нефти, млн. т.			Извлекаемые запасы свободного газа+ГШ, млрд.м3			Извлекаемые запасы конденсата, млн.т.			Субъект РФ
			С1	С2	С1+С2	С1	С2	С1+С2	С1	С2	С1+С2
Батракское	нефть	ООО «Регион-нефть»	0,542		0,542							Самарская обл.
Ново-Кутлумбетовское	нефть	ООО «Садакойл»	0,034	0,131	0,165							Оренбургская обл.
Северо-Камеликское	нефть	АО «САНЕКО»	0,052		0,052							Самарская обл.
Девятовское	нефть	ООО «РК-Ойл»	0,399	1,293	1,692							Респ. Коми
Новолекаревское	нефть	АО «Оренбургнефть»	0,360		0,360							Оренбургская обл.
Иржовское	нефть	АО «Самара инвестнефть»	0,499		0,499							Самарская обл.
Северо-Западно-Пылинское	нефть	ООО «Пылинское»	0,183		0,183							ХМАО
75 лет Победы	газ	ПАО «Газпром»				72,733	129,724	202,457				Карское море
Шиляевское	нефть	АО «Самара нефтегаз»	0,338	0,058	0,396							Самарская обл.
Оленье	нефть	ООО «Опаринское»	0,043		0,043							Удмуртская Респ.
Новоогненное	нефть	ООО «Тагульское»	0,553	20,302	20,855							ЯНАО
Бакалинское	нефть	ПАО АНК «Башнефть»	0,193	0,275	0,468							Респ. Башкортостан
Ларионовское	нефть	ООО «Нузаройл»	0,350		0,350							Пермский край
Южно-Киренское	нефть	ООО «Киренский»	0,653	4,517	5,170							Иркутская обл.
Кыттыгасское	нефть газ конденсат	ООО «Таас-Юрях Нефтегазодобыча»	1,193	0,091	1,284	1,060		1,060	0,002		0,002	Респ. Саха (Якутия)
Пограничное	нефть	АО «Оренбургнефть»	0,251	0,028	0,279							Оренбургская обл.
Камчатское	нефть	ЗАО «АЛОЙЛ»	0,325	0,365	0,690							Оренбургская обл.
Журавское	нефть	ООО «РИТЭК»	0,126	0,024	0,150							Волгоградская обл.
Орловское	нефть	АО «Самара инвестнефть»	0,460	0,168	0,628							Самарская обл.
Богомягковское	нефть	ООО «РИД Ойл-Пермь»	0,079	0,058	0,137							Пермский край
Ново-Салымское	нефть	ООО «Салымский-2»	0,394	0,924	1,318							ХМАО
Неженское	нефть	ООО «ЛукБелОйл»	0,009	0,074	0,083							Саратовская обл.
Северо-Мишваньское	нефть	ООО «ЛУКОЙЛ-Коми»	0,528	0,397	0,925							НАО
Центрально-Уранское	нефть	ООО «Газпромнефть-Оренбург»	0,436	0,096	0,532							Оренбургская обл.
Юманское	нефть	ООО НК «Недра»	0,060		0,060							Самарская обл.
Западно-Даниловское	нефть газ конденсат	ООО «КрасГеоНАЦ»	1,082	1,059	2,141	0,128	0,125	0,253	0,022		0,022	Иркутская обл.
Октябрьское	нефть	АО «Оренбургнефть»	0,117		0,117							Оренбургская обл.
Армавирское	нефть	АО «Самара нефтегаз»	0,749		0,749							Самарская обл.
Алькинское	нефть	ООО «ЭкоИнвестСтрой»	0,061		0,061							Самарская обл.
Северо-Мыльджинское	нефть	ООО «Синтек»	0,110		0,110							Томская обл.
Западно-Иркинское	нефть	ООО «Восток Ойл»	9,711	501,193	510,904							Красноярский край
Всего по Российской Федерации:			19,890	531,053	550,943	73,921	129,849	203,770	0,024	0,000	0,024

Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья — журнал

Индексирование:

Список ВАК (1 января 1970 г.-),

Список РИНЦ (1 января 1970 г. -)

Период активности журнала:

не указан

• Другие названия журнала:

  Транспорт и хранение нефтепродуктов углеводородного сырья

• Добавил в систему:
  Афонин Сергей Александрович
• ISSN:

  0131-4270

Статьи, опубликованные в журнале

• • 2017

    Особенности работы систем сбора газа сеноманской залежи Ямбургского месторождения на завершающей стадии разработки

  • Кудияров Г.С.,

    Истомин В.А.,

    Ротов А. А.

  • в журнале Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья, № 5, с. 4-13

• • 2016

    Особенности предупреждения льдо- и гидратообразования в системах сбора газа на поздней стадии эксплуатации сеноманских залежей месторождений Западной Сибири

  • Истомин В.А.,

    Квон В.Г.,

    Тройникова А.А.,

    Нефёдов П.А.

  • в журнале Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья, № 2, с.  25-30

• • 2015

    ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТУРБИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ШПИЛЕК КОРПУСОВ ЦИЛИНДРОВ

  • Кантюков Р.Р.,

    Тахавиев М.С.,

    Лебедев Р.В.,

    Шенкаренко С.В.,

    Усачев А.Е.,

    Авзалов Р.К.

  • в журнале Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья, № 3, с. 25-29

• • 2015

    ПРОМЫСЛОВЫЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ СБОРА ГАЗА СЕНОМАНСКИХ ЗАЛЕЖЕЙ

  • МИТНИЦКИЙ Р. А.,

    БУЗНИКОВ Н.А.,

    ИСТОМИН В.А.

  • в журнале Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья, № 3, с. 30-38

• • 2015

    РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УЧАСТКА ГАЗОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ

  • Кантюков Р.Р.,

    Тахавиев М.С.,

    Гилязиев М.Г.,

    Шенкаренко С.В.,

    Лебедев Р.В.,

    Варсегов В.Л.

  • в журнале Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья, № 2, с.  3-7

• • 2015

    РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УЧАСТКА ГАЗОТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ

  • Кантюков Р.Р.,

    Тахавиев М.С.,

    Гилязиев М.Г.,

    Шенкаренко С.В.,

    Лебедев Р.В.,

    Варсегов В.Л.

  • в журнале Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья, № 2, с. 3-7

углеводородов | Определение, типы и факты

структуры обычных углеводородных соединений

Смотреть все СМИ

Ключевые люди:

Пьер-Эжен-Марселлен Бертло
Джордж А. Ола
Шарль-Адольф Вюрц

Похожие темы:

стирол
бензол
олефин
ксилол
нафталин

Просмотреть весь связанный контент →

Самые популярные вопросы

Что такое углеводород?

Углеводород – это любой класс органических химических веществ, состоящий только из элементов углерода (C) и водорода (H). Атомы углерода соединяются вместе, образуя каркас соединения, а атомы водорода присоединяются к ним во многих различных конфигурациях.

химическое соединение

Узнайте больше о химических соединениях.

Какие углеводороды наиболее широко используются в современной жизни?

Углеводороды являются основными составляющими нефти и природного газа. Они служат топливом и смазочными материалами, а также сырьем для производства пластмасс, волокон, каучуков, растворителей, взрывчатых веществ и промышленных химикатов.

нефть

Узнайте больше о нефти.

ископаемое топливо

Узнайте больше об ископаемом топливе.

Существуют ли различные виды углеводородов?

• Химики девятнадцатого века классифицировали углеводороды как алифатические или ароматические на основе их источников и свойств.
• Алифатические (от греческого aleiphar , «жир») углеводороды получают в результате химического распада жиров или масел. Они делятся на алканы, алкены и алкины.
• Алканы имеют только одинарные связи, алкены содержат двойную углерод-углеродную связь, а алкины содержат тройную углерод-углеродную связь.
• Ароматические углеводороды составляют группу родственных веществ, получаемых путем химического разложения экстрактов некоторых приятно пахнущих растений. Их относят либо к аренам, содержащим в качестве структурной единицы бензольное кольцо, либо к небензольным ароматическим углеводородам, обладающим особой стабильностью, но не содержащим бензольного кольца.

ароматическое соединение

Узнайте больше об ароматических соединениях.

Как использование углеводородов влияет на глобальное потепление и изменение климата?

Углеводороды составляют ископаемое топливо. Одним из основных побочных продуктов сжигания ископаемого топлива является двуокись углерода (CO ₂ ). Постоянно растущее использование ископаемого топлива в промышленности, на транспорте и в строительстве добавило в атмосферу Земли большое количество CO ₂ . Атмосферный CO ₂ концентрации колебались между 275 и 290 частей на миллион по объему (ppmv) сухого воздуха между 1000 г. н.э. и концом 18 века, но к 1959 г. оно увеличилось до 316 ppmv, а в 2018 г. — до 412 ppmv. CO ₂ ведет себя как парниковый газ, т. е. поглощает инфракрасное излучение (чистую тепловую энергию), испускаемое с поверхности Земли, и повторно излучает его обратно на поверхность. Таким образом, значительное увеличение содержания CO ₂ в атмосфере является основным фактором, способствующим глобальному потеплению, вызванному деятельностью человека.

глобальное потепление

Узнайте больше о глобальном потеплении.

изменение климата

Узнайте больше об изменении климата.

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

углеводород , любое из класса органических химических соединений, состоящих только из элементов углерода (C) и водорода (H). Атомы углерода соединяются вместе, образуя каркас соединения, а атомы водорода присоединяются к ним во многих различных конфигурациях. Углеводороды являются основными составляющими нефти и природного газа. Они служат топливом и смазочными материалами, а также сырьем для производства пластмасс, волокон, каучуков, растворителей, взрывчатых веществ и промышленных химикатов.

Многие углеводороды встречаются в природе. Помимо того, что они составляют ископаемое топливо, они присутствуют в деревьях и растениях, как, например, в виде пигментов, называемых каротинами, которые встречаются в моркови и зеленых листьях. Более 98 процентов натурального сырого каучука представляет собой углеводородный полимер, цепочечную молекулу, состоящую из множества связанных друг с другом звеньев. Структура и химический состав отдельных углеводородов в значительной степени зависят от типов химических связей, связывающих вместе атомы составляющих их молекул.

Химики девятнадцатого века классифицировали углеводороды как алифатические или ароматические на основе их источников и свойств. Алифатические (от греческого aleiphar , «жир») описывают углеводороды, полученные путем химического разложения жиров или масел. Ароматические углеводороды представляют собой группу родственных веществ, полученных путем химической деградации некоторых приятно пахнущих растительных экстрактов. Термины алифатические и ароматические сохранены в современной терминологии, но соединения, которые они описывают, различаются на основе структуры, а не происхождения.

Алифатические углеводороды делятся на три основные группы в зависимости от типа содержащихся в них связей: алканы, алкены и алкины. Алканы имеют только одинарные связи, алкены содержат двойную углерод-углеродную связь, а алкины содержат тройную углерод-углеродную связь. Ароматические углеводороды — это те, которые значительно более стабильны, чем можно было бы предположить по их структуре Льюиса; обладают «особой устойчивостью». Они классифицируются либо как арены, содержащие в качестве структурной единицы бензольное кольцо, либо как небензольные ароматические углеводороды, обладающие особой стабильностью, но не имеющие в качестве структурной единицы бензольного кольца.

Эта классификация углеводородов помогает связать структурные особенности со свойствами, но не требует отнесения конкретного вещества к одному классу. Действительно, молекула обычно включает структурные единицы, характерные для двух или более семейств углеводородов. Молекула, которая содержит как тройную углерод-углеродную связь, так и бензольное кольцо, например, будет проявлять некоторые свойства, характерные для алкинов, и другие, характерные для аренов.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Алканы описываются как насыщенные углеводороды, а алкены, алкины и ароматические углеводороды считаются ненасыщенными.

Алканы, углеводороды, в которых все связи одинарные, имеют молекулярные формулы, удовлетворяющие общему выражению C _n H _{2 n + 2} (где n — целое число). Углерод с p ³ гибридизированы (три пары электронов участвуют в связывании, образуя тетраэдрический комплекс), и каждая связь С—С и С—Н является сигма (σ) связью ( см. химическая связь). В порядке увеличения числа атомов углерода метан (CH ₄ ), этан (C ₂ H ₆ ) и пропан (C ₃ H ₈ ) являются первыми тремя членами ряда.

Метан, этан и пропан — единственные алканы, однозначно определяемые своей молекулярной формулой. Для С ₄ H ₁₀ два разных алкана удовлетворяют правилам химической связи (а именно, углерод имеет четыре связи, а водород — одну в нейтральных молекулах). Одно соединение, называемое n -бутан, где префикс n — означает нормальный, имеет четыре атома углерода, связанные в непрерывную цепь. Другой, называемый изобутаном, имеет разветвленную цепь.

Различные соединения, имеющие одинаковую молекулярную формулу, называются изомерами. Изомеры, различающиеся порядком соединения атомов, имеют разное строение и называются конституциональными изомерами. (Старое название — структурные изомеры.) Соединения n -бутан и изобутан являются конституциональными изомерами и являются единственными возможными для формулы C ₄ H ₁₀ . Поскольку изомеры — это разные соединения, они могут иметь разные физические и химические свойства. Например, n -бутан имеет более высокую температуру кипения (-0,5 ° C [31,1 ° F]), чем изобутан (-11,7 ° C [10,9 ° F]).

Не существует простой арифметической зависимости между количеством атомов углерода в формуле и количеством изомеров. Теория графов использовалась для расчета количества конституционно-изомерных алканов, возможных для значений 9.0048 n в C _n H _{2 n + 2} от 1 до 400. Число конституциональных изомеров резко возрастает с увеличением числа атомов углерода. Верхнего предела возможного числа атомов углерода в углеводородах, вероятно, не существует. В качестве примера так называемого сверхдлинного алкана синтезирован алкан СН ₃ (СН ₂ ) ₃₈₈ СН ₃ , в котором 390 атомов углерода связаны в непрерывную цепь. Несколько тысяч атомов углерода соединены вместе в молекулах углеводородных полимеров, таких как полиэтилен, полипропилен и полистирол.

Необходимость дать каждому соединению уникальное имя требует более широкого разнообразия терминов, чем доступно с описательными префиксами, такими как n — и изо-. Называние органических соединений облегчается за счет использования формальных систем номенклатуры. Номенклатура в органической химии бывает двух типов: общепринятая и систематическая. Распространенные имена возникают по-разному, но у них есть общая черта: между именем и структурой нет необходимой связи. Имя, соответствующее определенной структуре, нужно просто запомнить, подобно тому, как выучить имя человека. С другой стороны, систематические названия связаны непосредственно с молекулярной структурой в соответствии с общепринятым набором правил. Наиболее широко используемые стандарты номенклатуры органических веществ возникли на основе предложений группы химиков, собравшихся для этой цели в Женеве в 189 г.2 и регулярно пересматриваются Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC). Правила IUPAC регулируют все классы органических соединений, но в конечном итоге основаны на названиях алканов. Соединения других семейств рассматриваются как производные от алканов путем добавления функциональных групп к углеродному скелету или иным образом модифицирующих его.

Правила IUPAC присваивают названия неразветвленным алканам в соответствии с числом их атомов углерода. Метан, этан и пропан сохраняются для CH ₄ , CH ₃ CH ₃ и CH ₃ CH ₂ CH ₃ соответственно Префикс n — не используется для неразветвленных алканов в систематической номенклатуре IUPAC; следовательно, CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₃ определяется как бутан, а не n -бутан. Названия неразветвленных алканов, начиная с пятиуглеродных цепей, состоят из латинской или греческой основы, соответствующей количеству атомов углерода в цепи, за которой следует суффикс -ан. Группа соединений, таких как неразветвленные алканы, которые отличаются друг от друга последовательным введением CH ₂ группы составляют гомологический ряд.

Алканы с разветвленными цепями названы на основе названия самой длинной цепочки атомов углерода в молекуле, называемой материнской. Показанный алкан имеет семь атомов углерода в самой длинной цепи и поэтому назван производным от гептана, неразветвленного алкана, содержащего семь атомов углерода. Положение СН ₃ (метильный) заместитель в семиуглеродной цепи обозначается числом (3-), называемым локантом, полученным путем последовательной нумерации атомов углерода в исходной цепи, начиная с конца, расположенного ближе к ответвлению. Поэтому это соединение называют 3-метилгептаном.

При наличии двух или более идентичных заместителей используются повторяющиеся префиксы (ди-, три-, тетра- и т. д.) вместе с отдельным локантом для каждого заместителя. Различные заместители, такие как этил (―CH ₂ CH ₃ ) и метильную (―CH ₃ ) группы приведены в алфавитном порядке. Реплицирующиеся префиксы игнорируются при упорядочении по алфавиту. В алканах нумерация начинается с конца, ближайшего к заместителю, который появляется первым в цепи, так что углерод, к которому он присоединен, имеет как можно более низкий номер.

Метил и этил являются примерами алкильных групп. Алкильная группа получается из алкана путем удаления одного из его атомов водорода, в результате чего остается потенциальная точка присоединения. Метил — единственная алкильная группа, полученная из метана, а этил — единственная из этана. Есть два С ₃ H ₇ и четыре C ₄ H ₉ алкильные группы. Правила IUPAC для обозначения алканов и алкильных групп охватывают даже очень сложные структуры и регулярно обновляются. Они однозначны в том смысле, что, хотя одно соединение может иметь более одного правильного названия IUPAC, нет никакой возможности, чтобы два разных соединения имели одно и то же название.

Как делают пластик? Простое пошаговое объяснение

Автор: д-р Паял Бахети

Пластик может быть «синтетическим» или «биологическим». Синтетические пластмассы получают из сырой нефти, природного газа или угля. В то время как пластмассы на биологической основе получают из возобновляемых продуктов, таких как углеводы, крахмал, растительные жиры и масла, бактерии и другие биологические вещества.

Подавляющее большинство пластика, используемого сегодня, является синтетическим из-за простоты методов производства, связанных с переработкой сырой нефти. Однако растущий спрос на ограниченные запасы нефти вызывает потребность в новых пластмассах из возобновляемых ресурсов, таких как отходы биомассы или отходы животноводства в промышленности.

В Европе лишь небольшая часть (около 4-6%) наших запасов нефти и газа идет на производство пластмасс, а остальная часть используется для транспорта, электричества, отопления и других целей (Ref)

Большая часть Используемый сегодня пластик получают в результате следующих этапов:

1. Добыча сырья (в основном сырая нефть и природный газ, но также и уголь) — это сложная смесь тысяч соединений, которые затем необходимо перерабатывать.

2. Процесс переработки превращает сырую нефть в различные нефтепродукты – они превращаются в полезные химические вещества, включая «мономеры» (молекулы, которые являются основными строительными блоками полимеров). В процессе переработки сырая нефть нагревается в печи, которая затем направляется в дистилляционную установку, где тяжелая сырая нефть разделяется на более легкие компоненты, называемые фракциями. Одно из них, называемое нафтой, является ключевым соединением для производства большого количества пластика. Однако есть и другие средства, например, использование газа.

Рисунок 1. Графическое изображение производства пластмасс (рисунок адаптирован из ссылки)

3. Полимеризация — это процесс в нефтяной промышленности, в котором легкие олефиновые газы (бензин), такие как этилен, пропилен, бутилен (т.е. мономеры) превращаются в более высокомолекулярные углеводороды (полимеры). Это происходит, когда мономеры химически связаны в цепочки. Существует два различных механизма полимеризации:

1. Аддитивная полимеризация

Реакция аддитивной полимеризации – это когда один мономер соединяется со следующим (димером), а димер со следующим (тримером) и так далее. Это достигается введением катализатора, обычно пероксида. Этот процесс известен как полимеры с ростом цепи, поскольку он добавляет по одному мономерному звену за раз. Типичными примерами аддитивных полимеров являются полиэтилен, полистирол и поливинилхлорид.

2. Конденсационная полимеризация

Конденсационная полимеризация включает соединение двух или более различных мономеров путем удаления небольших молекул, таких как вода. Также требуется катализатор для реакции между соседними мономерами. Это называется ступенчатым ростом, поскольку вы можете, например, добавить существующую цепочку к другой цепочке. Типичными примерами конденсационных полимеров являются полиэстер и нейлон.

4. Компаундирование/переработка

При компаундировании различные смеси материалов смешиваются в расплаве (смешиваются путем плавления) для получения составов для пластмасс. Обычно для этой цели используют экструдер того или иного типа, за которым следует гранулирование смеси. Экструзия или другой процесс формования затем превращает эти гранулы в готовый продукт или полуфабрикат. Компаундирование часто происходит на двухшнековом экструдере, где гранулы затем перерабатываются в пластиковые предметы уникального дизайна, различного размера, формы, цвета с точными свойствами в соответствии с заранее заданными условиями, заданными в обрабатывающей машине.

…

Более подробная информация о том, как изготавливается пластик, представлена ​​в следующих разделах:

1. Полимер и пластик
2. Что такое углеводороды?
3. Как синтетический пластик создается из сырой нефти?
4. Как из нафты получают пластик?
5. Что является основным ингредиентом пластика?
6. Какой пластик был сделан человеком первым?
7. Что использовали до пластика?
8. Можно ли сделать пластик без масла?

Все пластмассы по существу являются полимерами, но не все полимеры являются пластмассами.

Термин «полимер » и «мономер » произошли от греческих слов: где «поли» означает «много», «мер» означает «повторяющееся звено», а слово «моно» означает «один». Это буквально означает, что полимер состоит из множества повторяющихся мономерных звеньев. Полимеры представляют собой более крупные молекулы, образованные путем ковалентного соединения многих мономерных звеньев вместе в виде цепочек, подобных жемчужинам на нитке жемчуга.

Слово пластик происходит от слов «пластик» (лат. «способный к формованию») и «пластикос» (греч. «подходящий для формования»). Когда мы говорим о пластмассах, мы имеем в виду органические полимеры (синтетические или натуральные) с высокой молекулярной массой, смешанные с другими веществами.

Пластмассы представляют собой высокомолекулярные органические полимеры, состоящие из различных элементов, таких как углерод, водород, кислород, азот, сера и хлор. Они также могут быть получены из атома кремния (известного как силикон) вместе с углеродом; типичным примером являются силиконовые имплантаты груди или силикон-гидрогель для оптических линз. Пластмассы состоят из полимерной смолы, часто смешанной с другими веществами, называемыми добавками.

«Пластичность» — это термин, используемый для описания свойства, характеристики и атрибута материала, который может необратимо деформироваться без разрушения. Пластичность описывает, выдержит ли полимер воздействие температуры и давления в процессе формования.

Химия позволяет нам изменять различные параметры для настройки свойств полимеров. Мы можем использовать различные элементы, изменять тип мономеров и перестраивать их по разным схемам, чтобы изменить форму полимера, его молекулярную массу или другие химические/физические свойства. Это позволяет разрабатывать пластики с правильными свойствами для конкретного применения.

Большая часть используемого сегодня пластика производится из углеводородов, получаемых из сырой нефти, природного газа и угля – ископаемого топлива.

Что такое углеводород?

Углеводороды представляют собой органические соединения (могут быть алифатическими или ароматическими), состоящие из углерода и водорода . Алифатические углеводороды не имеют циклических бензольных колец, тогда как ароматические углеводороды имеют бензольные кольца.

Углерод ( C , атомный номер = 6) имеет валентность четыре, что означает наличие четырех электронов на внешней оболочке. Он способен соединяться с четырьмя другими электронами любого элемента периодической таблицы, образуя химические связи (в случае углеводорода он образует пару с водородом). С другой стороны, водород ( H с атомным номером = 1) имеет только один электрон на валентной оболочке, поэтому четыре из этих атомов H готовы соединиться с атомом C, образуя одинарную связь, чтобы получить молекулу C-H ₄ . Молекула CH ₄ называется метаном, который является простейшим углеводородом и первым членом семейства алканов. Точно так же, если два атома углерода будут связаны вместе, они могут соединиться с шестью атомами водорода, по три из которых находятся на каждом атоме углерода, что даст химическую формулу CH ₃ -CH _{3 9. 0064 (или C 2 H 6 ), известный как этан, и ряд продолжается следующим образом.}

Семейство Алкане : Метан (CH ₄ ), Ethane (CH ₃ -CH ₃ или C ₂ H ₆ ), пропан (Ch ₃ -CH ₂ ) ₃ ), бутан (CH ₃ -CH ₂ -CH ₂ -CH ₃ ), Пентатан (Ch ₃ -CH ₂ -CH ₂ -CH ₂ -CH ₂ -CH ₂ —CH CH ₃ ), гексан, гептан, октан, нонан, додекан, ундекан и так далее.

Обратите внимание, что этот тип связи с углеродом и водородом является насыщенной связью (сигма-связь, обозначаемая как σ-связь). Также может быть ненасыщенная связь , где присутствует пи-связь (π-связь) вместе с сигма-связью, дающей углерод-углеродные двойные связи ( алкены ), или иметь две π-связи с сигма, дающей тройную углерод-углеродную связь ( алкины ), что очень сильно зависит от типа гибридизации между элементами.

Семейство алкенов : Этилен (CH ₂ =CH ₂ или C ₂ H ₄ ), пропилен (CH ₂ =CH-CH ₂ ), 1-бутилен (CH _{2 2 90 6 CH-6 CH-} =CH- СН ₃ ), 2-бутилен (СН ₃ -СН=СН-СН ₃ ) и так далее. (Обратите внимание, что 1-бутилен и 2-бутилен являются изомерами бутилена).

Алкиновые углеводороды : Этин (CH≡CH или C ₂ H ₂ ), пропин (CH≡C-CH ₃ ), 1-бутин (CH≡C-CH _{— — ) 3} ), 2-бутин (CH ₃ -CH≡CH-CH ₃ ) и так далее.

Что такое ископаемое топливо и откуда оно берется?

Ископаемое топливо – это в основном сырая нефть, природный газ и уголь, состоящие из углерода, водорода, азота, серы, кислорода и других минералов (рис. 1, ссылка). Общепринятая теория состоит в том, что эти углеводороды образуются из остатков живых организмов, называемых планктонами (крошечными растениями и животными), которые существовали в юрскую эпоху. Планктоны были погребены глубже под тяжелыми слоями отложений в мантии Земли из-за сжатия из-за огромного количества тепла и давления. Мертвые организмы разлагались без доступа кислорода, что превращало их в крошечные очаги нефти и газа. Затем сырая нефть и газ проникают в породы, которые в конечном итоге накапливаются в резервуарах. Нефтяные и газовые скважины находятся на дне наших океанов и под ними. Уголь в основном происходит из мертвых растений (ссылка).

Рис. 2. Элементный состав ископаемого топлива (ссылка).

Ученые также поставили под сомнение эту теорию. Недавнее исследование Nature Geoscience , проведенное Институтом Карнеги в сотрудничестве с российскими и шведскими коллегами, показало, что органическое вещество может не быть источником тяжелых углеводородов и что они могут уже существовать глубоко в недрах Земли. Эксперты обнаружили, что этан и другие тяжелые углеводороды могут быть получены, если условия давления и температуры можно сымитировать с теми, которые существуют глубоко внутри ядра Земли. Это означает, что углеводороды могут образовываться в верхней мантии, то есть в слое Земли между корой и ядром. Они демонстрируют это, подвергая метан лазерной термообработке в верхнем слое Земли, который затем превращается в молекулу водорода, этан, пропан, петролейный эфир и графит. Затем ученые подвергли этан тем же условиям, в которых обратимость произвела метан. Приведенные выше результаты показывают, что эти углеводороды могут быть созданы естественным путем без остатков растений и животных (ссылка).

3. Как из сырой нефти получают синтетический пластик?

Синтетический пластик производится в нефтехимической промышленности. Когда источник нефти под поверхностью Земли идентифицирован, в породах в земле бурятся отверстия для извлечения нефти.

Добыча нефти — Нефть перекачивается из-под земли на поверхность, где используются танкеры для транспортировки нефти на берег. Бурение нефтяных скважин также может осуществляться под океаном при поддержке платформ. Насосы разных размеров могут производить от 5 до 40 литров масла за ход (рис. 1).

Переработка нефти — Нефть перекачивается по трубопроводу, длина которого может достигать тысяч миль, и транспортируется на нефтеперерабатывающий завод (рис. 1). Разлив нефти из трубопровода во время перекачки может иметь как немедленные, так и долгосрочные последствия для окружающей среды, но для предотвращения и сведения к минимуму этого риска принимаются меры безопасности.

Рисунок 3: Фракционная перегонка сырой нефти

Перегонка сырой нефти и производство нефтехимической продукции — Сырая нефть представляет собой смесь сотен углеводородов, которая также содержит растворенные в ней некоторые твердые и некоторые газообразные углеводороды из семейства алканов (в основном это CH ₄ и C ₂ H ₆ , но это может быть C ₃ H ₈ или C ₄ H ₁₀ ). Сырая нефть сначала нагревается в печи, затем полученная смесь в виде пара подается в колонну фракционной перегонки. Колонна фракционной перегонки разделяет смесь на разные отсеки, называемые фракциями. В дистилляционной колонне существует температурный градиент, когда верх холоднее основания. Смесь жидкой и паровой фракций разделяется в колонне в зависимости от их веса и температуры кипения (температура кипения – это температура, при которой жидкая фаза переходит в газообразную). Когда пары испаряются и встречаются с жидкой фракцией, температура которой ниже точки кипения пара, она частично конденсируется. Эти пары испаряющейся сырой нефти конденсируются при различной температуре в колонне. Пары (газы) наиболее легких фракций (бензин и нефтяной газ) стекают в верх колонны, жидкие фракции средней массы (керосиновые и дизельные дистилляты) задерживаются в середине, более тяжелые жидкости (называемые газойлями) отделяются ниже вниз , а самые тяжелые фракции (твердые вещества) с наиболее высокими температурами кипения остаются в основании колонны. Каждая фракция в колонке содержит углеводороды с одинаковым числом атомов углерода, молекулы меньшего размера находятся вверху, а молекулы большей длины ближе к низу колонки (ссылка). Таким образом, нефть разлагается на нефтяной газ, бензин, парафин (керосин), нафту, светлую нефть, тяжелую нефть и т. д.

После стадии дистилляции полученные углеводороды с длинной цепью превращаются в углеводороды, которые затем могут быть превращены во многие важные химические вещества, которые мы используем для получения широкого спектра продуктов, от пластика до фармацевтических препаратов.

Крекинг углеводородов является основным процессом, который расщепляет смесь сложных углеводородов на более простые низкомолекулярные алкены/алканы (плюс побочные продукты) с помощью высокой температуры и давления.

Крекинг может осуществляться двумя способами: паровой крекинг и каталитический крекинг.

Паровой крекинг использует высокую температуру и давление для разрыва длинных цепей углеводородов без катализатора, в то время как каталитический крекинг добавляет катализатор, что позволяет процессу происходить при более низких температурах и давлениях.

Сырье, используемое в нефтехимической промышленности, в основном представляет собой нафту и природный газ, получаемые в результате нефтепереработки в нефтехимическом сырье. Паровой крекинг использует сырье из смеси углеводородов различных фракций, таких как газы-реагенты (этан, пропан или бутан) из природный газ или жидкости ( нафта или газойль ) (рис. 4).

Рисунок 4: Различные химические вещества, полученные из ископаемого топлива после переработки нефти.

(Нафта представляет собой смесь углеводородов C ₅ и C ₁₀ , полученную при перегонке сырой нефти).

Например, декановый углеводород расщепляется на такие продукты, как пропилен и гептан, где первый затем используется для производства поли(пропилена) (рис. 5).

Рис. 5. Представление процесса крекинга декана с превращением в пропилен и гептан.

Молекулы сырья превращаются в мономеры, такие как этилен, пропилен, бутен и другие. Все эти мономеры содержат двойные связи, так что атомы углерода могут впоследствии реагировать с образованием полимеров.

Полимеризация — углеводородные мономеры затем соединяются друг с другом по механизму химической полимеризации для получения полимеров. В процессе полимеризации образуются густые вязкие вещества в виде смол, которые используются для изготовления пластмассовых изделий. Если мы посмотрим здесь на случай мономера этилена; этилен — газообразный углеводород. Когда он подвергается воздействию тепла, давления и определенного катализатора, он объединяется в длинные повторяющиеся углеродные цепи. Эти соединенные молекулы (полимер) представляют собой пластиковую смолу, известную как полиэтилен (ПЭ).

Производство пластика на основе полиэтилена – полиэтилен перерабатывается на заводе для производства пластиковых гранул. Гранулы засыпают в реактор, расплавляют в густую жидкость и отливают в форму. Жидкость остывает, затвердевает и превращается в твердый пластик, из которого получается готовый продукт. Переработка полимера также включает в себя добавление пластификаторов, красителей и антипиренов.

Типы полимеризации

Синтетический пластик производится в результате реакции, известной как полимеризация, которая может осуществляться двумя различными способами:

Полимеризация присоединением : Синтез включает объединение мономеров в длинную цепь. Один мономер соединяется со следующим и так далее, когда вводится катализатор, в процессе, известном как полимеры с ростом цепи, добавляя по одному мономерному звену за раз. Считается, что некоторые реакции аддитивной полимеризации не создают побочных продуктов, и реакцию можно проводить в паровой фазе (т.е. в газовой фазе), диспергированной в жидкости. Примеры: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид и полистирол.

Конденсационная полимеризация : В этом случае два мономера объединяются в димер (две единицы) с выделением побочного продукта. Затем димеры могут соединяться, образуя тетрамеры (четыре единицы) и так далее. Эти побочные продукты необходимо удалить для успеха реакции. Наиболее распространенным побочным продуктом является вода, которая легко обрабатывается и утилизируется. Побочные продукты также могут быть ценным сырьем, которое возвращается обратно в поток сырья.

Примеры: нейлон (полиамид), полиэстер и полиуретан.

Пластик часто изготавливают из лигроина. Этилен и пропилен, например, являются основным сырьем для пластика на нефтяной основе, получаемым из нафты.

Что такое нафта?

Существуют различные типы нафты. Это термин, используемый для описания группы летучих смесей жидких углеводородов, полученных путем перегонки сырой нефти. Это смесь углеводородов от C ₅ до C ₁₀ .

Нафта подвергается термическому разложению при высокой температуре (~800 °C) в установке парового крекинга в присутствии водяного пара, где она расщепляется на легкие углеводороды, известные как основные промежуточные продукты. Это олефины и ароматические соединения. Среди олефинов С ₂ (этилен), С ₃ (пропилен), С ₄ (бутан и бутадиен). Ароматические соединения состоят из бензола, толуола и ксилола. Эти маленькие молекулы связаны друг с другом в длинные молекулярные цепи, называемые полимерами. Когда полимер выходит из химической фабрики, он все еще не в виде пластика — он в виде гранул или порошков (или жидкостей). Прежде чем они смогут стать пластиком для повседневного использования, они должны пройти ряд преобразований. Их месят, нагревают, плавят и охлаждают в объекты различной формы, размера, цвета с точными свойствами в соответствии с обрабатывающими трубками.

Например, для полимеризации этилена в полиэтилен (ПЭ) добавляют инициаторы для запуска цепной реакции, и только после образования ПЭ его направляют на переработку путем добавления некоторых химикатов (антиоксидантов и стабилизаторов). После этого экструдер превращает ПЭ в нити, после чего измельчители превращают его в гранулы ПЭ. Затем фабрики переплавляют их в конечные продукты.

Основным ингредиентом большинства пластиковых материалов является производное сырой нефти и природного газа.

Существует множество различных типов пластмасс: прозрачные, мутные, однотонные, гибкие, жесткие, мягкие и т. д.

Изделия из пластика часто представляют собой полимерную смолу, которая затем смешивается со смесью добавок (см. ). Добавки важны, поскольку каждая из них используется для придания пластику целевых оптимальных свойств, таких как прочность, гибкость, эластичность, цвет, или для того, чтобы сделать его более безопасным и гигиеничным для использования в конкретном случае (ссылка).

Тип пластика, из которого изготовлен продукт, иногда можно определить по номеру на дне пластиковой тары. Некоторые из основных типов пластика и исходный мономер приведены ниже (таблица 1). В этой таблице показаны типы пластика и мономеры, входящие в его состав.

Таблица 1. Основные типы полимеров, мономеры и их химические структуры

*Мономер, используемый в ПЭНП и ПЭВП, представляет собой этилен, но существует разница в степени разветвления.

Мезоамериканские культуры (ольмеки, майя, ацтеки, 1500 г. до н. э.) использовали натуральный латекс и каучук для изготовления контейнеров и одежды, не пропускающих воду.

Александр Паркс (Великобритания, 1856 г.) запатентовал первый искусственный биопластик, названный паркезин, сделанный из нитрата целлюлозы. Паркезин был твердым, гибким и прозрачным пластиком. Джон Уэсли Хаятт (США, 1860-е гг.) разбогател на изобретении Паркса. Братья Хаятт улучшили пластичность пластика нитрата целлюлозы, добавив камфору, и переименовали пластик в Celluloid. Цель состояла в том, чтобы производить бильярдные шары, которые до этого делались из слоновой кости. Многие считают изобретение самым ранним примером искусственного биопластика (ссылка).

Первым полностью синтетическим пластиком был бакелит, изготовленный из фенола и формальдегидной смолы. Лео Бэкеланд (Бельгия, 1906 г.) изобрел бакелит, который был назван «Национальным историческим химическим памятником», поскольку он полностью произвел революцию во всех отраслях, присутствующих в современной жизни. Он обладает свойством высокой устойчивости к электричеству, теплу и химическим веществам. Обладает непроводящими свойствами, что крайне важно при конструировании электронных устройств, таких как корпуса радиоприемников и телефонов. (ссылка).

До рождения пластика мы использовали дерево, металл, стекло и керамику, а также материалы животного происхождения, такие как рог, кость и кожа.

Для хранения использовались формовочные глины (гончарные изделия), смешанные со стеклом, что означало, что контейнеры часто были тяжелыми и хрупкими.

Появились натуральные материалы из коры каучукового дерева — камедь (латексная смола), смесь была липкой и пластичной, но непригодной для хранения.

В 18 веке Чарльз Гудиер случайно открыл каучук — он добавил свойство, чтобы вернуться к исходной форме (ссылка).

Да, можно создать пластик из источников, отличных от нефти.

Хотя сырая нефть является основным источником углерода для современного пластика, множество вариантов производятся из возобновляемых материалов. Пластик, изготовленный без масла, продается как пластик на биологической основе или биопластик. Они сделаны из возобновляемой биомассы, такой как:

• Лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза,
• Терпены,
• Растительные жиры и масла,
• Углеводы (сахар из сахарного тростника и т.п.)
• Переработанные пищевые отходы
• Бактерии

Однако следует отметить, что биопластик не всегда автоматически является более устойчивой альтернативой. Биопластики различаются по способу их распада, и биопластики, как и любой другой материал, требуют ресурсов для своего производства.

Биопластики, такие как PLA, например, представляют собой биоразлагаемый материал, который будет разлагаться в определенных условиях окружающей среды, но может не разлагаться в любых климатических условиях. Поэтому требуется поток отходов пластика на основе PLA. В случае PLA это чувствительный полиэстер, который начинает разлагаться во время процедуры переработки и может в конечном итоге загрязнить существующий поток переработки пластика (ссылка).

Но биопластики могут иметь множество применений, если они разработаны с учетом надлежащего потока отходов.

Биопластики являются потенциальными материалами для производства одноразового пластика, необходимого для изготовления биоразлагаемых бутылок и упаковочных пленок. Например, в 2019 году исследователь из Университета Сассекса создал прозрачную пластиковую пленку из отходов рыбьей кожи и водорослей; под названием MarinaTex (Ref). Биополимеры также исследовались для медицинских применений, таких как контролируемое высвобождение лекарств, упаковка лекарств и рассасывающиеся хирургические нити (ссылка, ссылка).