Номер 3, страница 51 - гдз по химии 10 класс учебник Габриелян, Остроумов

3. Что такое ректификация нефти? Укажите области применения её продуктов.

Что такое ректификация нефти?

Ректификация (или фракционная перегонка) нефти — это физический процесс разделения сырой нефти на отдельные компоненты, называемые фракциями. Этот процесс основан на различии температур кипения углеводородов, входящих в состав нефти. Ректификация осуществляется в специальных установках — ректификационных колоннах, которые представляют собой высокие вертикальные цилиндрические аппараты, оборудованные внутри контактными устройствами (тарелками или насадкой) для улучшения тепло- и массообмена между паром и жидкостью.

Процесс происходит следующим образом:

1. Сырую нефть нагревают в трубчатой печи до температуры $350-400^\circ C$. При этом образуется парожидкостная смесь, которая поступает в нижнюю часть ректификационной колонны.
2. Внутри колонны устанавливается градиент температур: внизу поддерживается самая высокая температура, а к верху она постепенно снижается.
3. Горячие пары, состоящие из смеси углеводородов, начинают подниматься по колонне, охлаждаясь по мере подъема.
4. Компоненты с высокой температурой кипения (тяжелые фракции) конденсируются в нижних, более горячих зонах колонны и собираются на соответствующих тарелках в виде жидкости (флегмы).
5. Более летучие компоненты с низкой температурой кипения (легкие фракции) продолжают подниматься выше, пока не достигнут уровня, где температура станет ниже их температуры кипения. Там они также конденсируются и отбираются.
6. Самые легкие углеводородные газы, которые не конденсируются даже в самой холодной верхней части колонны, отводятся в газообразном состоянии.
7. В кубовой (нижней) части колонны остается нес испарившаяся жидкая часть — мазут.

Таким образом, ректификация позволяет эффективно разделить сложную смесь, какой является нефть, на ряд ценных продуктов.

Укажите области применения её продуктов.

Продукты ректификации нефти (фракции) отбираются на разной высоте колонны и имеют широкое применение:

• Нефтяные газы (ректификационные газы) (температура кипения $T_{кип} < 40^\circ C$): Это самые легкие фракции (пропан-бутановая и др.). Их сжижают и используют как бытовой газ, автомобильное топливо (LPG), а также как ценное сырье для химического синтеза (например, для производства пластмасс и каучука).
• Бензиновая фракция (нафта) ($T_{кип} = 40-200^\circ C$): После дополнительной переработки (риформинга, изомеризации, алкилирования) из этой фракции получают высокооктановый автомобильный бензин. Также является важнейшим сырьем (нафта) для нефтехимии для производства олефинов (этилена, пропилена).
• Лигроиновая фракция ($T_{кип} = 150-250^\circ C$): Используется как топливо для тракторов (в смеси с керосином), как растворитель для лаков и красок, а также как сырье для нефтехимии.
• Керосиновая фракция ($T_{кип} = 180-300^\circ C$): Основное применение — топливо для реактивных двигателей самолетов (авиакеросин). Также используется в качестве бытового топлива для освещения и отопления, как растворитель и сырье для крекинга с целью получения бензина.
• Дизельная фракция (газойль) ($T_{кип} = 200-350^\circ C$): Основной продукт — дизельное топливо для грузовых автомобилей, автобусов, локомотивов, судов и сельскохозяйственной техники.
• Мазут ($T_{кип} > 350^\circ C$): Это тяжелый остаток от первичной перегонки нефти. Его используют как котельное топливо на электростанциях, в промышленных печах и на судах. Кроме того, мазут является сырьем для дальнейшей переработки — вакуумной дистилляции, в результате которой получают:
  • Смазочные масла (моторные, трансмиссионные, индустриальные).
  • Парафин и церезин (для свечей, пропитки бумаги, в косметике).
  • Вазелин (основа для мазей в медицине и косметике).
  • Гудрон — конечный остаток переработки. Из него производят битум, который используется в дорожном строительстве (асфальт) и для изготовления кровельных материалов (рубероид).

Ответ: Ректификация нефти — это процесс её разделения на фракции, основанный на различии температур кипения компонентов. Процесс происходит в ректификационных колоннах. Основные продукты и области их применения: нефтяные газы (сжиженный газ, сырье для химии), бензин (топливо для автомобилей), керосин (авиатопливо), дизельная фракция (топливо для дизельных двигателей), мазут (котельное топливо, сырье для получения смазочных масел, парафина, гудрона). Гудрон, в свою очередь, используется для производства битума для дорожных и кровельных покрытий.