Avval o‘rganing: To‘yingan uglevodorodlar
Tabiiy gaz, neft va toshko‘mir — uglevodorodlarning asosiy tabiiy manbalari. Ular bir vaqtning o‘zida energetikaning asosiy yoqilg‘isi (elektr stansiyalari, transport, isitish) va organik sintez uchun xomashyo: plastmassalar, sintetik tolalar va kauchuklar, o‘g‘itlar, dori-darmonlar, bo‘yoqlar — hammasining boshida neft yoki gaz turadi. O‘zbekiston — yirik gaz qazib oluvchi davlat: Sho‘rtan, Muborak, Gazli, Kandim konlari, Ustyurt gaz-kimyo majmuasi (polietilen va polipropilen ishlab chiqaradi), Buxoro va Farg‘ona neftni qayta ishlash zavodlari ishlaydi. Bu mavzuda fizik (haydash) va kimyoviy (kreking, riforming, piroliz) qayta ishlash usullarini aniq farqlash muhim.
Metanning bug‘ konversiyasi: CH₄ + H₂O → CO + 3H₂ (sintez-gaz)
Sintez-gazdan metanol: CO + 2H₂ → CH₃OH (katalizator, bosim)
Shuningdek metandan piroliz bilan atsetilen (2CH₄ → C₂H₂ + 3H₂) va xlorlash bilan erituvchilar olinadi.
1,6 kg metandan sintez-gaz orqali necha kilogramm metanol olish mumkin (unum 100 %)?
Neft — qo‘ng‘ir yoki qora rangli moysimon suyuqlik, suvdan yengil; u uglevodorodlar aralashmasi (alkanlar, sikloalkanlar, arenlar) va oz miqdorda kislorod, oltingugurt, azot birikmalari. Aralashma bo‘lgani uchun uning aniq qaynash harorati yo‘q, u keng harorat oralig‘ida qaynaydi. Qazib olingan neft avval suv, tuzlar va erigan gazlardan tozalanadi, so‘ng rektifikatsion kolonnada fraksiyalab haydaladi — bu fizik jarayon: tarkibdagi moddalar o‘zgarmaydi, faqat qaynash harorati bo‘yicha ajratiladi.
Gazlar (< 40 °C) → benzin (40–200 °C, C₅–C₁₁) → ligroin (120–240 °C) → kerosin (180–300 °C) → gazoyl va dizel yoqilg‘isi → mazut (qoldiq)
Kolonnaning pastki qismida harorat yuqori, yuqorisida past: yengil fraksiyalar yuqoriga ko‘tariladi. Mazut qozonxonalarda yoqilg‘i sifatida yoqiladi yoki kamaytirilgan bosimda (vakuumda) qayta haydaladi — undan moylash moylari, vazelin, parafin va qoldiq gudron (asfalt) olinadi. Kerosin — aviatsiya yoqilg‘isi, dizel yoqilg‘isi — yuk mashinalari va traktorlar uchun. Fraksiyalardagi uglerod atomlari soni qanchalik ko‘p bo‘lsa, ularning qaynash harorati va qovushqoqligi shunchalik yuqori, uchuvchanligi esa past bo‘ladi.
To‘g‘ri haydalgan benzin miqdori kam va sifati past, shuning uchun og‘ir fraksiyalar kimyoviy o‘zgartiriladi.
C₁₆H₃₄ → C₈H₁₈ + C₈H₁₆ (alkan + alken)
Termik kreking (470–550 °C) mahsulotida alkenlar ko‘p, benzin beqaror; katalitik kreking (alyumosilikat katalizatorlar, taxminan 450 °C) tarmoqlangan va aromatik uglevodorodlarga boy, sifatli benzin beradi.
Oktan soni: izooktan (2,2,4-trimetilpentan) = 100, n-geptan = 0. Tarmoqlangan va aromatik uglevodorodlar detonatsiyaga chidamli
Oktan soni benzinning dvigatelda o‘z-o‘zidan portlashga (detonatsiyaga) chidamliligini ko‘rsatadi: AI-92 benzini 92 % izooktan va 8 % n-geptan aralashmasi kabi yonadi.
Kreking mahsulotida alken borligini qanday tekshirasiz?
Toshko‘mir — asosan ugleroddan iborat qattiq yoqilg‘i, unda vodorod, kislorod, azot va oltingugurt birikmalari ham bor. Kokslash — toshko‘mirni havosiz taxminan 1000 °C da qizdirish; mahsulotlari:
Toshko‘mir yonganda gaz yoqilg‘isiga qaraganda ko‘proq kul, qurum va oltingugurt oksidlari hosil bo‘ladi. Ko‘mirni gazlashtirish (suv bug‘i bilan qizdirish: C + H₂O → CO + H₂) orqali undan ham sintez-gaz olish mumkin, keyin esa sintez-gazdan suyuq yoqilg‘i va metanol sintez qilinadi. Shunday qilib, uchala tabiiy manba — gaz, neft va ko‘mir — oxir-oqibat bir xil oraliq mahsulotlar (sintez-gaz, alkenlar, arenlar) orqali organik sintezga xomashyo beradi.
Uglevodorod yoqilg‘ilarining yonish mahsulotlari atrof-muhitga ta’sir qiladi: CO₂ (issiqxona effekti), CO (juda zaharli, chala yonishda hosil bo‘ladi), SO₂ va azot oksidlari NOₓ (kislotali yomg‘irlar), qurum va changlar. Yechimlar: avtomobillarda katalitik neytralizatorlar, yoqilg‘ini oltingugurtdan tozalash, gaz yoqilg‘isiga va qayta tiklanuvchi energiyaga o‘tish. Neft to‘kilishi suv havzalari uchun ayniqsa xavfli: suv yuzasida yupqa parda hosil bo‘lib, kislorod almashinuvini to‘xtatadi va tirik organizmlarni nobud qiladi.
Yoqilg‘ilarni solishtirishda yonish issiqligi (1 kg yoki 1 m³ yonganda ajraladigan issiqlik) va chiqindilar miqdori hisobga olinadi. Tabiiy gaz massa birligiga ko‘ra eng yuqori yonish issiqligiga ega yoqilg‘ilardan biri va eng kam zararli chiqindi beradi, shuning uchun u ko‘mir va mazutga qaraganda ekologik jihatdan afzal. Neft va gaz zaxiralari cheklangan va qayta tiklanmaydi, shuning uchun ularni tejash, chuqurroq qayta ishlash va quyosh, shamol energiyasidan foydalanish muhim vazifa hisoblanadi.
1 m³ tabiiy gaz (95 % CH₄, n.sh.) yonganda qancha issiqlik ajraladi? (CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O + 890 kJ)