Природный газ и нефть

Природный газ, нефть и каменный уголь дают человечеству большую часть энергии, а химической промышленности — сырьё для пластмасс, волокон, лекарств и красителей. Все они состоят в основном из углеводородов — соединений углерода с водородом (тема 6.5). Россия — одна из крупнейших в мире стран по запасам и добыче нефти и газа.

Природный газ

Природный газ — смесь газов, которую добывают из подземных месторождений. Он на 80–98 % состоит из метана, остальное — этан, пропан, бутан, азот и углекислый газ. Крупнейшие месторождения нашей страны находятся в Западной Сибири. Природный газ — удобное и сравнительно чистое топливо: при его сгорании почти не образуется сажи и сернистого газа. Кроме того, это химическое сырьё: из метана получают водород, аммиак, метанол, пластмассы.

Метан

Метан \(\ce{CH4}\) — простейший углеводород, бесцветный газ без запаха, почти вдвое легче воздуха. Метан горит голубоватым пламенем, выделяя много теплоты (тема 5.2):

\[ \ce{CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O} \]

Смесь метана с воздухом, в которой метана от 5 до 15 %, взрывается от искры. Такой газ скапливается в угольных шахтах, где его называют рудничным, и в болотах. Поскольку у метана нет запаха, к бытовому газу специально добавляют вещества с резким неприятным запахом: так утечку газа можно почувствовать.

Попутный нефтяной газ

Попутный нефтяной газ растворён в нефти и выделяется при её добыче. В нём меньше метана и больше этана, пропана и бутана. Раньше его просто сжигали в факелах над нефтяными промыслами, теряя ценное сырьё. Сейчас попутный газ перерабатывают: из него получают пропан-бутановую смесь для газовых баллонов и сырьё для химических заводов.

Нефть

Нефть — маслянистая жидкость от светло-коричневого до чёрного цвета с характерным запахом, легче воды и нерастворимая в ней. Это смесь сотен углеводородов, в молекулах которых от одного до нескольких десятков атомов углерода. Нефть образовалась за миллионы лет из останков древних морских организмов. За ценность её называют «чёрным золотом».

Перегонка нефти

Как смесь, нефть разделяют физическим способом — перегонкой (тема 1.1). Перегонка нефти основана на том, что углеводороды с разной длиной молекул кипят при разных температурах. Нефть нагревают в печи примерно до 350 °C, и её пары поступают в высокую ректификационную колонну. Внизу колонны горячо, вверху холоднее, поэтому тяжёлые углеводороды конденсируются внизу, а лёгкие поднимаются выше. С разных «этажей» колонны отбирают фракции нефти — смеси углеводородов с близкими температурами кипения.

Остаток перегонки, мазут, сжигают в котельных или перегоняют ещё раз при пониженном давлении, чтобы он не разлагался. Так из мазута получают смазочные масла, парафин, вазелин, а остаток — гудрон — идёт на изготовление асфальта.