ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина III . ОРГАНІЧНА ХІМІЯ

Розділ 16. ВУГЛЕВОДНІ

§ 16.14. Природні гази та їх використання

Природні гази, нафта і кам’яне вугілля — основні джерела вуглеводнів.

У природному газі містяться вуглеводні з низькою молекулярною масою. Він має приблизно такий склад (за об’ємом): 80—98% метану, 2—3% його найближчих гомологів — етану, пропану, бутану і невелика кількість домішок — сірководню, азоту, благородних газів, оксиду карбону (IV) і водяної пари. Так, наприклад, газ Ставропольського родовища містить 97,7% метану і 2,3% інших газів, газ Саратовського родовища — 93,4% метану, 3,6% етану, пропану, бутану і 3,0% негорючих газів.

До природних газів належать і так звані попутні гази, які звичайно розчинені у нафті і виділяються під час її добування. У попутних газах міститься менше метану, але більше етану, пропану, бутану і вищих вуглеводнів. Крім того, у них наявні в основному ті самі домішки, що й в інших природних газах, не пов’язаних з покладами нафти, а саме: сірководень, азот, благородні гази, водяна пара, вуглекислий газ.

Раніше попутні гази не застосовувалися, і під час добування нафти їх спалювали факельним способом. Тепер їх намагаються вловлювати і використовувати як паливо і головним чином як цінну хімічну сировину. Із попутних газів, а також газів крекінгу нафти перегонкою при низьких температурах добувають індивідуальні вуглеводні. Із пропану і бутану дегідруванням добувають ненасичені вуглеводні — пропілен, бутилен і бутадієн, з яких потім синтезують каучуки і пластмаси.

Природний газ широко використовують як дешеве паливо з високою теплотворною здатністю (при спалюванні 1 м газу виділяється до 54 400 кДж). Це один з кращих видів палива для побутових і промислових потреб. Крім того, природний газ є цінною сировиною для хімічної промисловості.

Розроблено багато способів переробки природних газів. Головне завдання цієї переробки — перетворення насичених вуглеводнів у активніші — ненасичені, які далі перетворюють на синтетичні полімери (каучук, пластмаси). Крім того, окисненням вуглеводнів добувають органічні кислоти, спирти та інші продукти.

Останнім часом значно зросло виробництво газів шляхом переробки кам’яного вугілля, торфу і сланців. Вугілля, так само як і природні гази та нафта, є джерелом енергії і цінною хімічною сировиною.

Основний метод переробки кам’яного вугілля — коксування (суха перегонка). При коксуванні (нагріванні до 1000—1200°С без доступу повітря) добувають різні продукти: кокс, кам’яновугільну смолу, аміачну воду і коксовий газ. Приблизний склад коксового газу, %: водню — 60, метану — 25, оксиду карбону(ІІ) — 5, азоту — 4, оксиду нітрогену(ІV) — 2, етилену — 2 та інших газів — 2.

Коксовий газ використовують для обігрівання коксових печей (при згорянні 1 м газу виділяється близько 18 000 кДж), але основну кількість його піддають хімічній переробці. З нього виділяють водень для синтезу аміаку, який використовують для добування азотних добрив.

Кам’яновугільна смола є джерелом ароматичних вуглеводнів. її піддають ректифікаційній перегонці і добувають бензол, толуол, ксилол, нафталін, а також феноли, азотовмісні сполуки та ін. Пек — густа чорна маса, яка залишається після перегонки смоли, використовується для виготовлення електродів і покрівельного толю.