¿Burton y Houdry se resquebrajaron y resquebrajaron uno tras otro?
El petróleo se ha descubierto y utilizado antes de la historia. Los arqueólogos han descubierto rastros de mortero asfáltico de petróleo de hace más de 5.000 años en edificios antiguos a ambos lados del río Éufrates en lo que hoy es Irak.
"Es la palabra antigua para 'quemar'. En otras palabras, ya en el siglo I, China había descubierto que había petróleo en la superficie del agua que podía quemarse.
Pero durante mucho tiempo, el petróleo sólo cuando se utiliza directamente como combustible y como iluminación, emite un espeso humo negro y produce un fuerte olor acre.
En la década de 1950, Benjamin Silliman Jr., un profesor. de química en la Universidad de Yale en Estados Unidos, a principios de la década de 1960, 1816-1855) estudió y analizó la composición del petróleo y determinó que el petróleo es una mezcla de varios hidrocarburos. una combinación de carbono (tàn) e hidrógeno (qοng). Tono parcial, que indica que es un compuesto de carbono e hidrógeno. Este es un término químico con características chinas creado por químicos chinos.
Metano (CH4). , etileno (C2H4) y acetileno (C2H2). Son los tres hidrocarburos más simples. Todos son hidrocarburos de cadena porque tienen estructuras de cadena para distinguirlos de los hidrocarburos cíclicos con estructuras cíclicas. , Ding, Wu, Ji, Geng, Xin, Ren y Gui son llamados los Tallos Celestiales, también conocidos como los Diez Tallos Celestiales y las Ramas Terrenales (Zi, Chou, Yin...) se han repetido desde la antigüedad. Se utiliza para expresar el orden de año, mes, día y hora. Los químicos chinos lo utilizan para expresar el número de átomos de carbono en la cadena de hidrocarburos. "Alcano" significa "completo", el carbono es tetravalente y 1 átomo de carbono es igual a ". alcano". Se combinan cuatro átomos de hidrógeno; "alqueno" significa "escasez" y "alquino" significa "falta de". Los tres usan "fuego" para indicar que pueden arder.
El alqueno puede ser dividido en hidrocarburos de cadena lineal e hidrocarburos de cadena ramificada. Por ejemplo, el n-heptano representa un alcano que contiene 7 átomos de carbono. Es un hidrocarburo de cadena lineal y su estructura molecular es:
El isooctano. isómero de octano y octano Se refiere a un alcano que contiene 8 átomos de carbono. Su fórmula molecular es C8H18, pero sus fórmulas estructurales son diferentes. El isooctano es un hidrocarburo de cadena ramificada, también conocido como 2,2,4-trimetilpentano. Un alcano que contiene cinco átomos de carbono. Estos cinco átomos de carbono están numerados 1, 2, 3, 4 y 5 de izquierda a derecha. Tres átomos de carbono que contienen uno y tres átomos de carbono están conectados en las posiciones 2, 2 y 4. Los átomos en las estructuras moleculares del benceno (C6H6) y del tolueno (C6H5CH3) están conectados para formar un anillo, por eso también se les llama hidrocarburos cíclicos:
Los compuestos orgánicos se dividen en compuestos de cadena y compuestos cíclicos según su estructuras moleculares Los compuestos de cadena también se denominan compuestos alifáticos. Los compuestos cíclicos se pueden dividir en tres categorías: la primera categoría son compuestos aromáticos (27), la segunda categoría son compuestos heterocíclicos (27) y la tercera categoría son compuestos alicíclicos. , el ciclohexano (C6H12) es un compuesto saturado sin dobles ni triples enlaces en su estructura molecular. Por lo tanto, los hidrocarburos cíclicos se pueden dividir en dos categorías: hidrocarburos cíclicos aromáticos (aromáticos) e hidrocarburos cíclicos alifáticos. > Los hidrocarburos se pueden dividir en hidrocarburos saturados e insaturados. Los alcanos son hidrocarburos saturados con la fórmula general CnH2n+2. Los alquenos y los alquinos son hidrocarburos insaturados y sus fórmulas generales son CnH2n y CnHn respectivamente.
El petróleo es una mezcla de varios hidrocarburos, es decir, el petróleo contiene tanto hidrocarburos de cadena como hidrocarburos cíclicos; contiene hidrocarburos de cadena lineal e hidrocarburos de cadena ramificada; contiene tanto hidrocarburos alicíclicos como aromáticos; hidrocarburos; contiene hidrocarburos saturados e hidrocarburos insaturados.
En 1859, el estadounidense Edwin L. Drake perforó por primera vez petróleo en Titusville, Pensilvania, EE.UU., y analizó el fraccionamiento del petróleo producido. Llamó nafta a la fracción de destilación de hidrocarburos con una temperatura de destilación de 40 a 60°C y que contenían de 5 a 6 átomos de carbono, y la utilizó como disolvente. La temperatura de destilación es de 55 a 200 ℃ y la fracción de hidrocarburos que contiene entre 6 y 12 átomos de carbono se llama gasolina y aún no se ha utilizado. La temperatura de destilación es de 195 a 300 ℃ y la fracción de hidrocarburos que contiene entre 12 y 16 átomos de carbono se llama queroseno para iluminación. La temperatura de destilación es de 285~350℃, y el destilado que contiene hidrocarburos con 15~18 átomos de carbono se llama diésel y se utiliza como combustible de motor. La temperatura de destilación es superior a 350°C y el destilado que contiene más de 18 átomos de carbono se llama petróleo pesado y se utiliza como lubricante. El betún restante se utiliza para cubrir el techo y protegerlo del agua.
Departamento de Química, Universidad de Nanjing. Química Orgánica (1). Beijing: Prensa de Educación Popular, 1978.
El uso de destilados de petróleo para la iluminación seguirá produciendo un fuerte olor acre porque el azufre contenido en el petróleo produce gas dióxido de azufre (SO2) cuando se quema. Alrededor de 1887, el químico Frasch (1851-1914) de la Standard Oil Company utilizó óxidos metálicos como cobre, plomo y hierro para convertir el azufre del petróleo en precipitados de sulfuro, que luego se recuperaban y convertían en óxidos. Más tarde, utilizó ácido sulfúrico concentrado como oxidante para oxidar algunos sulfuros malolientes contenidos en el petróleo en ácido sulfónico (R-SO3H) para formar un residuo ácido, que se separó mediante separación centrífuga o método estático. Esta puede considerarse la primera ronda de procesamiento petroquímico.
Pero hasta finales de 2019, la gasolina no se utilizó por completo debido a su bajo punto de ignición y su fácil volatilización.
No sólo se incendió, sino que se quemó en pedazos e incluso explotó. Se consideraba un "desecho" peligroso y no se sabía cómo tratarlo.
A finales de 2019, los motores de combustión interna y los automóviles se introdujeron uno tras otro. En comparación con los motores de combustión interna, las máquinas de vapor hierven agua en la caldera para producir vapor y luego introducen el vapor en el cilindro para empujar el pistón para que realice trabajo, por lo que se les puede llamar "motor de combustión externa". Un motor de combustión interna quema combustible en el cilindro, lo que hace que los gases producidos por la combustión empujen el pistón para que realice su trabajo. Los motores de combustión interna requieren combustible líquido fácil de quemar y la gasolina es la solución. Ponga el motor de combustión interna en el coche y el precio de la gasolina subirá inmediatamente.
Sin embargo, el problema vuelve a surgir. Cuando una mezcla de vapor de gasolina y aire se quema en el cilindro, parte de la gasolina a menudo explota antes de la ignición, provocando golpes. La detonación no sólo desperdicia energía, sino que también puede dañar los cilindros del motor de combustión interna. A través de diversas pruebas quedó claro que el grado de detonación estaba relacionado con la composición de la gasolina utilizada. En general, los alcanos lineales producen el mayor grado de detonación al quemarse, seguidos de las olefinas y los hidrocarburos alicíclicos, y los hidrocarburos aromáticos y los alcanos ramificados tienen el menor grado de detonación. Entre los componentes de la gasolina que contienen de 7 a 8 átomos de carbono, el n-heptano tiene el mayor grado de detonación, mientras que el isooctano (2,2,4-trimetilpentano) básicamente no causa detonación.
El octanaje de la gasolina es una medida del grado de detonación de la gasolina. El índice de octano se basa en n-heptano e isooctano. El índice de octano del n-heptano es 0 y el índice de octano del isooctano es 100. En una mezcla de n-heptano e isooctano, la fracción en volumen de isooctano se denomina índice de octano de la mezcla, que también se conoce comúnmente como grado de gasolina.
El octanaje o marca de gasolina de diversas gasolinas se obtiene comparando el grado de fenómeno de detonación cuando se queman con las mezclas anteriores. Por ejemplo, el octanaje de una gasolina es 80 u 80#, lo que significa que el fenómeno de detonación que produce esta gasolina cuando se quema en un motor de combustión interna monocilíndrico estándar es el mismo que el 20% (fracción de volumen) de n-heptano. y 80% El fenómeno de detonación es el mismo cuando se quema una mezcla de isooctano en el mismo cilindro. La gasolina normal no es una simple mezcla de n-heptano e isooctano, por lo que el índice de octano sólo puede indicar el grado de detonación, no el contenido de isooctano.
La gasolina que se obtiene fraccionando el petróleo se diferencia del petróleo crudo por su índice de octanaje, que oscila entre 20 y 70, y no puede satisfacer las necesidades del combustible de automóviles y aviones.
Poco después de la Primera Guerra Mundial, los laboratorios de la General Gasoline Company de los Estados Unidos examinaron muchas sustancias en un intento de encontrar una sustancia que pudiera agregarse a la gasolina para reducir el grado de detonación de la combustión de la gasolina. Los químicos industriales estadounidenses Midgley (1889-1944) y Boyd (T.A.) descubrieron el tetraetilo de plomo (Pb(C2H5)4), que se puso en uso en 1921. Puede reducir la detonación de la combustión de gasolina y se le llama agente antidetonante. Sin embargo, más tarde se descubrió que el tetraetilo de plomo generaría óxido de plomo después de quemarse en el cilindro, que se acumularía en el cilindro y causaría obstáculos. Luego agregue dibromoetano ((CH2)2Br2) y dicloroetano ((CH2)2Cl2), que pueden reaccionar con tetraetilo de plomo durante la combustión y descargar las sustancias generadas juntas.
Los gases de escape contienen bromuro de plomo (PbBr2), que se descompondrá bajo la luz solar para producir plomo y bromo, contaminando el aire y el medio ambiente. Esto confunde a quienes fabrican y utilizan tetraetilo de plomo. Estados Unidos ha prohibido la gasolina con plomo desde 1995. Beijing, China, también prohibió el uso de gasolina con plomo de 1998 a 1, y luego lo prohibió en todo el país.
Agregar agentes antidetonantes a la gasolina puede considerarse la segunda ronda del procesamiento petroquímico.
La tercera ronda es el craqueo y craqueo del aceite.
El craqueo y craqueo del petróleo consiste en descomponer los hidrocarburos que contienen más átomos de carbono, como el diésel u otras fracciones de alto punto de ebullición superior al de la gasolina, en hidrocarburos que contienen menos átomos de carbono mediante calentamiento. Durante el proceso de calentamiento de estas moléculas con más átomos de carbono, no sólo se rompen las cadenas de carbono para producir moléculas con menos átomos de carbono, sino que también se producen deshidrogenación, polimerización, ciclación, isomerización y otras reacciones, por lo que los productos contienen una cantidad considerable de olefinas e hidrocarburos aromáticos y alcanos ramificados. Estos componentes tienen índices de octanaje más altos, por lo que la descomposición térmica del petróleo no solo aumenta la producción de gasolina, sino que también da como resultado gasolina de mejor calidad, producida según demanda. En términos generales, la gasolina obtenida por fraccionamiento del petróleo se denomina gasolina de primera destilación. La calidad y cantidad de la gasolina de pura destilación no pueden cumplir con los requisitos del desarrollo industrial moderno, porque el rendimiento de la gasolina de pura destilación es sólo el 16% de la calidad del petróleo crudo y su índice de octanaje generalmente está entre 20 y 70. Los productos derivados del petróleo craqueados no sólo pueden aumentar más de tres veces la producción de gasolina a partir de petróleo crudo de la misma calidad, sino que también mejoran las propiedades antiexplosiones. Por lo tanto, el procesamiento de craqueo de los productos derivados del petróleo se ha desarrollado rápidamente desde principios del siglo XX.
La diferencia entre el craqueo y el craqueo del petróleo es la temperatura de reacción. La temperatura de craqueo generalmente no supera los 500°C, y los hidrocarburos obtenidos son principalmente líquidos, aunque también se producen algunos gases. La temperatura de craqueo está generalmente por encima de 700°C a 1000°C o más, y se obtiene una gran cantidad de productos gaseosos y algunos productos líquidos.
Esto fue desarrollado por mucho personal científico y técnico.
El químico estadounidense William Merriam Burton (1865-1954) comenzó a estudiar el craqueo del petróleo en 1909. Al principio se realizaba en fase gaseosa a presión normal y el rendimiento era muy bajo. Probó catalizadores como el cloruro de aluminio, pero los resultados también fueron muy pobres. Dos años más tarde, la investigación se llevó a cabo en fase líquida, 350~450°C y 5 atmósferas. 1915 Bajan los precios de la gasolina. Este método contribuyó al suministro de gasolina de los Estados Unidos durante la Primera Guerra Mundial y recibió la Medalla Parkin de la Asociación Estadounidense de la Industria Química en 1921.
Charles Moseley. La química y la primera gran escasez de gasolina.
Journal of Chemical Education, 1986, 57(4).
El químico ruso Zalinsky (иклймитиивичзлинннниннннинннн
El ingeniero mecánico franco-estadounidense Houdry (1892-1962) utilizó óxido de silicio para la oxidación. Se utilizó plomo. como catalizador para craquear petróleo, descubrió que las partículas de carbón producidas durante el proceso de craqueo cubrían la superficie del catalizador, reduciendo la actividad del catalizador, por lo que introdujo aire en el reactor para quemar las partículas de carbón, lo que no solo eliminó el petróleo. partículas de carbono, sino que también se convirtió en una reacción La fuente de calor necesaria para el proceso
Craqueo catalítico y gasolina de aviación en la Segunda Guerra Mundial, Journal of Chemical Education, 1984, 61(8).
En 1931, el químico ruso-estadounidense I. Pateyev fue el primero en utilizar el craqueo catalítico del petróleo a alta temperatura.
Con el desarrollo del craqueo y el craqueo del petróleo, se desarrollaron tecnologías de procesamiento del petróleo como el reformado y la alquilación.
Reformado Es la reordenación de hidrocarburos lineales en hidrocarburos de cadena ramificada e hidrocarburos cíclicos, que requiere un catalizador de platino o renio, también conocido como reformado de platino, para aumentar el índice de octanaje del producto.
La alquilación es la conversión de grupos alquilo añadidos a las moléculas de hidrocarburos para aumentar el índice de octano.