Мұнай, құрамы, өңдеу әдістері және мұнай өнімдері. Химия, 10 сынып, дидактикалық материал.

 Мұнай және оны өңдеу әдістері

 Мұнай-сұйық жанғыш минерал. Мұнайдың пайда болуының бірнеше теориясы бар. Мұнай миллиондаған жылдар бойы теңіз түбіне шөккен теңіз өсімдіктері мен жануарларының ыдырауы нәтижесінде пайда болған болуы мүмкін.

  Мұнай –қара қоңыр немесе қара түсті, өзіне тән иісі бар майлы сұйықтық. Ол судан сәл жеңілірек және суда ерімейді.

  Химиялық құрамы бойынша мұнай - құрамында азот, оттегі және күкірт бар әртүрлі органикалық заттар мен молекулалық массасы әртүрлі көмірсутектер бар күрделі қоспа. Мұнайдың құрамының 99%-ы әр түрлі құрылымды: парафинді, циклопарафинді, ароматты көмірсутектерден тұрады, олардың мұнайдағы арақатынасы әр түрлі кен орындарына байланысты ауытқып отырады. Мысалы, Баку мұнайында циклопарафиндер, Украина және Грозный - парафиндер, Урал – ароматты көмірсутектерге бай.

 Шикі мұнай әдетте қолданылмайды. Мұнайдан жеке заттарды бөліп алу үшін ол өңделеді: еритін минералды тұздар мен басқа да қоспалар шығарылады, ілеспе газдар бөлінеді және судан тазартылады.

 Мұнайды айдау қалай жүреді?

 Мұнайды біріншілік айдау (тікелей айдау) — мұнайды өңдеу процесі, оны құрайтын көмірсутектер қоспасын фракциялық айдау (ректификациялау) әдісімен жекелеген дистилляттарға (фракцияларға) белгілі бір қайнау температурасының аралығымен бөлуге негізделген.

 Мұнайды айдау кезінде алынған әрбір жеке фракция тиісті көмірсутектердің қоспасы болып табылады. Жоғары температурада қайнайтын фракциялар көміртегі атомдары көп көмірсутек молекулаларынан тұратынын түсіну қиын емес.

 Біріншіден, қалыпты қыздыру кезінде тек молекулалық массасы және қайнау температурасы төмен бензин фракциясы деп аталатын көмірсутектер, содан кейін жоғары температурада молекулалық массасы жоғары көмірсутектер айдалады.

 Мұнайдың өнеркәсіптік қондырғылары конструкциясы мен жұмыс принциптері жағынан зертханадағы құралдан айтарлықтай ерекшеленеді. Айдау құбырлы пештен, ректификациялық бағаннан, жылу алмастыратын аппараттан және басқа да қосалқы жабдықтан тұратын қондырғыда жүзеге асырылады.

 Мұнайды айдау процесінде алынған ең маңызды өнім – бұл негізінен қанықпаған көмірсутектерден тұратын бензин. Автомобиль қозғалтқышында бензин мен ауа қоспасы поршеньмен сығылып, цилиндрдің ортасында электр ұшқынымен тұтанады.

  Бензин жанған кезде цилиндрдегі газдың күшті және біртіндеп кеңеюі поршеньді қозғалтқышқа қозғалтуға және қозғалтқыштың иінді білігін басқаруға мәжбүр етеді. Егер газдың жануы тез жүрсе, онда поршень біртіндеп күш салудың орнына күрт итереді. Нәтижесінде қозғалтқышта өткір соққы пайда болады, бұл бөлшектердің мерзімінен бұрын істен шығуына әкеледі. Бензиннің қозғалтқышта қопарылыс бере жануы детонация деп аталады.

 Бензиннің детонациялық тұрақтылығын сандық сипаттау үшін октан шкаласы жасалды. Әрбір көмірсутек пен бензин сорты белгілі бір октан санымен сипатталады.

 Мұнай өнімдерінің тағы бір қасиеті – крекинг. Ол бензиннің өнімділігін арттыру және оның сапасын жақсарту үшін қолданылады.

  Крекинг — бұл әдетте молекулалық массасы төмен өнімдерді – мотор отынын, жағар майларын, сондай-ақ химия және мұнай-химия өнеркәсібіне арналған шикізатты алу үшін мұнай мен оның фракцияларын жоғары температурада өңдеу.

  Крекинг бензин шығымын едәуір арттыруға мүмкіндік береді.

  Термиялық және каталитикалық крекинг қолданылады.

  Термиялық крекинг жоғары температура мен жоғары қысым кезінде жүзеге асырылады. Үздіксіз термиялық крекингтің әлемдегі алғашқы өнеркәсіптік қондырғысын 1891 жылы орыс инженері Владимир Григорьевич Шухов құрды және патенттеді.

 Қазіргі уақытта мұнай өнімдерінің жоғары температуралық крекингі пиролиз деп аталады. Каталитикалық крекинг катализаторлар қатысында жүзеге асырылады. Осылайша, авиациялық бензин алынады, шығымы 80% құрайды. Бұл крекинг кезінде изомерлеу процестері жүреді. Өнеркәсіпте бұл процесс каталитикалық риформинг деп аталады. Яғни, бензинді "жақсарту".

Мұнай – біздің күнделікті өміріміздің ажырамас элементі. Мұнайға деген қажеттілік тек отын мен май өндіруді арттыру мақсатында ғана емес, сонымен қатар синтетикалық каучуктар мен талшықтар, пластмассалар, беттік белсенді заттар, жуғыш заттар, пластификаторлар, қоспалар, бояғыштар және т. б. өндіру үшін құнды шикізат көзі ретінде де артады.

  Бірақ «қара алтын» адамдарға пайда әкеліп қана қоймай, көптеген экологиялық проблемаларды тудырды.