Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [ 13 ] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72

Система Природы должна быть действительно красивой - ведь в химии мы обнаруживаем, что соединения - всегда красивые целые числа и никаких дробей.

Р. Букминстер Фуллер

До СИХ пор при обсуждении свойств сырой нефти и процессов ее переработки нам удавалось избегать основ химии, но это счастливое время подошло к концу. Все остальные процессы нефтепереработки являются по большей части химическими реакциями. Так как Вы не обязаны были изучать химию, а я изучал физическую химию и сдал ее как минимум на тройку, то Вам придется узнать кое-что об углеводородах, прежде чем двигаться дальше.

Не пропускайте эту главу! Если Вы хотите полностью разобраться в последуюших семи главах. Вам придется оставить на этом месте закладку.

Атомы и молекулы

Физики периодически удивляют ученый мир тем, что разбивают материю на все более мелкие частицы, еще менее понятные обычным людям, чем нейтроны и электроны. Но нам повезло: для нефтепереработки не требуется ничего, что бьыо бы меньше атомов. Примеры атомов - это углерод, водород, сера или кислород, которые обозначаются соответственно символами С, Н, S и О.

Свойства веществ зависят от того, из каких атомов они состоят и каким образом атомы связаны в группы, называемые молекулами. Самые важные правила касаются валентностей и химических связей.

химия НЕФТИ

Валентность. Каждый вид атомов (элемент) обладает способностью соединяться с другими атомами в соответствии со своей структурой. Например, атом углерода всегда хочет присоединить к себе четыре других атома, а атом водорода - только один.

Определение: Валентность атома некоторого элемента равна числу атомов водорода (или их эквивалента), с которым этот атом может соединиться.

Химическая связь. Вид соединения между двумя атомами называется химической связью. Вы можете считать, что это сила электростатического взаимодействия.

Углеводороды

Самый простой пример, иллюстрирующий все три понятия - валентность, химическая связь и углеводород - это метан, который состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода, его формула СН4. Посмотрите на его структуру и Вы увидите, что все правила валентности выполняются.

н-с-н I

Метан (СН4)

Рис. 5.1. Метан.

Если теперь мы рассмотрим следующий простейший углеводород, этан, то обнаружим некоторое усложнение. Формула этана СгН. Можно видеть, что каждый углерод окружен четырьмя связями, а каждый водород - одной. Обратите внимание, что один атом углерода присоединен к другому. Это обычное дело. Между прочим, когда водород упоминается как отдельное соединение, то его формула всегда Н2, потому что водород именно так и

существует: один атом водорода присоединяется ко второму, и таким образом правило валентности выполняется для обоих атомов.

Рис. 5.2. Этан.

Целый класс углеводородов можно представить, получая новые соединения точно так же, как из метана был получен этан. Эти соединения являются предельными углеводородами (алканами) или парафинами общей формулы СпН2п+2- Примеры таких углеводородов - пропан, нормальный бутан (н-бутан) и нормальный пентан (н-пентан).

Рис. 5.3. Пропан, нормальный бутан и нормальный пентан.

Что означает слово «нормальный» перед словами бутан и пентан? Дело в том, что атомы в углеводородах С4Н10 и С5Н12 можно расположить несколькими способами. Один из способов показан на рисунке 5.3, но кроме того, мы могли бы изобразить ответвление от одного из внутренних атомов углерода. Соединения С4Н10 и С5Н12, которые при этом получатся, являются парафиновыми углеводородами изостроения и называются изо-бутан и изопентан.