Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

1. CH25-Zdroje uhlovodíků – zemní plyn, uhlí, ropaMgr. Aleš Chupáč, RNDr. YvonaPufferováGymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o. Soubor prezentací: CHEMIE PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „Podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na gymnáziu Komenského v Havířově“

2. Základní suroviny organické chemie • rozdělení • fosilní - zemní plyn, ropa, uhlí (vznikají geochemickými procesy miliony let) • recentní - dřevo, brambory, plody, živočišné tkáně, rašelina … (tvoří se stále, nabývají nyní na významu) 1

3. Fosilní suroviny • zemní plyn, ropa, uhlí • za mimořádných podmínek (omezeného přístupu vzduchu, vysokého tlaku a teploty) z těl uhynulých rostlinných nebo živočišných organismů 2

4. Petrochemie • obor zabývající se zpracováním ropy a zemního plynu 3

5. Zemní plyn • většinou provází ropu, ale má i samostatná naleziště • směs plynných uhlovodíků (75 a více % metanu, oxid uhličitý, dusík, vodní páry, popř. další plyny) • hořlavý plyn 4

6. Druhy zemního plynu • mokrý: tvořen kromě methanu i uhlovodíky, které se dají zkapalnit (LNG) • suchý:tvořen pouze methanem (stlačitelný) CNG • kyselý: (obsahuje H2S) zemní plyn

7. Ekologické palivo • při spalování: a) méně CO2 b) méně škodlivin c) SO2 zanedbatelně d) neobsahuje dusík 5

8. Zemní plyn - použití • jako palivo • k výrobě různých sloučenin(chlorovaných derivátů methanu, vodíku, kyanovodíku, sirouhlíku, acetylenu, sazí) • pyrolýzou vodní párou za katalytického působení kovů (Ni, Co) vzniká při teplotě kolem 700oC tzv. syntézní plyn (směs H2 a CO) sloužící např. k výrobě methanolu

9. I

10. Výhody • Bez velkých nákladů ke spotřebiteli • Doprava nezávislá na klimatu • Není třeba budova na skladování (jako u uhlí) • Plynový spotřebič – lehce ovladatelný • K dispozici 24 hodin denně • Plynovody v zemi – nenarušuje tvář krajiny

11. Ložiska zemního plynu v ČR 6

12. Ropa (nafta) • dříve nazývaná "nafta", ve starších dobách "zemní olej" a dnes "černé zlato„ • směs uhlovodíků – alkanů, cykloalkanů a arenů • obsahuje však i sloučeniny dusíku, kyslíku a síry • složení ropy je různé podle naleziště

13. Ropa - vlastnosti 7 • hnědá až černá olejovitá kapalina • charakteristický zápach • ve vodě je nerozpustná • má menší hustotu než voda (na vodě "plave"- toho se využívá i při těžbě) • hoří čadivým plamenem

14. Vlastnosti ropy • hustota – zda se jedná o ropu lehkou nebo těžkou • obsah síry – ropa může být vysokosirná či nízkosirná • frakční složení – podíl benzinu, petroleje, plynového oleje, vakuových destilátů a asfaltu • podíl různých uhlovodíkových skupin – ropa může být parafinická, naftenická, aromatická • bod tuhnutí a viskozita – parametry důležité zejména z hlediska přepravy ropy

15. Organický původ • Organická teorie je uznávána většinou vědců: ropa vznikla rozkladem z živočišných a rostlinných zbytků, které se vlivem tepla a tlaku přeměnily nejprve na kerogen (jednoduché organické látky), pak na živice a nakonec na ropu a zemní plyn. Poté migrovaly až na současná naleziště. 9

16. Ropná naleziště • Největší naleziště konvenční ropy: Nigérie Mexiko Venezuela oblast Kaspického jezera Oblast Perského zálivu (který skýtá největší zásoby) oblast středoasijských republik • Největší naleziště nekonvenční ropy (získávaná netradičními těžebními metodami): Athabaské ropné písky v Kanadě Dehtové písky Orinoco ve Venezuele

17. 10

18. Největší konvenční ropné naleziště • 1. Ghawar v Saúdské Arábii - 30km široké - 270 dlouhé - rezervy kolem 80 mld. barelů • 2. Burgan v Kuvajtu - více než 60 mld. barelů 11

19. Zpracování ropy - postup • v rafinériích • zařízení: rektifikační kolona (předehřátí, atmosférická a vakuová kolona) • zpracování: frakčnídestilací

20. Ropná rafinerie 12

21. Zpracování ropy - postup Frakční destilací se oddělují složky: • uhlovodíkové plyny • benzín • petrolej • plynový olej (motorová nafta) • mazací oleje • mazut (destilační zbytek) 13

22. Frakční destilace • uhlovodíkové plyny (plynná frakce) = propan a butan; použití jako palivo a chemické suroviny • benzínová frakce (do t. v. 180oC) = použití jako palivo do zážehových motorů, chemická surovina a rozpouštědlo (měřítkem jakosti benzinu je tzv. oktanové číslo vyjadřující vliv složení paliva na detonaci (klepání) motoru, poměr isooktanu/heptanu) • petrolejová frakce (= petrolej, do t. v. 260oC) = použití k vytápění, palivo pro plynové turbíny a ke krakování, rozpouštědlo nečistot, svícení

23. Frakční destilace • plynový olej (motorovánafta, do t. v. 400oC) = ke krakování, směs s petrolejem je palivo pro (vznětové) dieselové motory (cetanové číslo – poměr cetanu a 1-methylnaftalenu, odolnost proti „tvrdému chodu“ motoru) • mazací oleje (nad 360°C) = mazací a topné oleje • destilační zbytek = mazut, k topení nebo se vakuově destiluje na asfalt (úprava vozovek, izolace proti vlhkosti)

24. Další zpracování ropy • rafinace • krakování • odparafinování olejů 14

25. RAFINACE ČIŠTĚNÍ • ropné frakce se zbavují nežádoucích složek, které zhoršují stálost produktů, mění barvu a způsobují zápach

26. KRAKOVÁNÍ • tepelný rozklad uhlovodíků s delším řetězcem na uhlovodíky s řetězcem kratším Př. krakováním se získává více než polovina benzínu

27. ODPARAFINOVÁNÍ OLEJŮ • odstranění pevných uhlovodíků (parafin a ceresin) z příslušné frakce • přítomnost těchto uhlovodíků je nežádoucí např. v motorové naftě a v leteckém benzínu • v čistém stavu jsou tyto látky používané na impregnaci papíru, výrobu různých vosků, svíček

28. ze spodní části kolony se odvádí destilační zbytek mazut – který se dále zahřívá na teplotu 360 – 400°C, vzniklé páry se pak odvádějí do vakuové destilační kolony, kde se mazut dále rozděluje Další zpracování

29. ÚKOL ÚKOL 1. S využitím webové stránky http://www.stream.cz/katastrofy/676990-2010-ropna-havarie-v-mexickem-zalivu zhlédněte uvedené video a připravte si základní informace o problematice ropných havárií. ÚKOL 2. Připravte si referát o ekologických problémech v souvislosti s únikem ropy do životního prostředí.

30. Uhlí • hořlavá hornina vzniklá v průběhu desítek až milionů let složitými procesy z odumřelých rostlin (prvohory – třetihory) • příměsi H, O, N, S • popel, který zůstane po spálení uhlí dokazuje, že jeho složkou jsou i nespalitelné minerální látky 15

31. Druhy uhlí • lignit , hnědé, černé, antracit (geologicky nejstarší a nejkvalitnější) Kvalita uhlí závisí především na obsahu uhlíku: • černé uhlí ( 75% - 95% uhlíku) • hnědé uhlí ( 60% - 75% uhlíku)

32. Využití • jako palivo nebo se dále zpracovává: • karbonizací (odplyňováním) • zplyňováním • hydrogenací

33. Plynárna a koksovna Plynárny – výroba karbonizačního plynu 16 Koksovny – výroba koksu 17

34. Karbonizace (odplyňování) • při teplotě kolem 900oC bez přístupu vzduchu; produkty plynná paliva, koks • Karbonizační plyn • Dehet dehtová frakce: lehké, střední oleje, těžký olej, anthracenový a zbytek – smola, asfalt • Koks • vedlejší produkty – amoniaková voda

35. Produkty karbonizace • plyn (koksárenský nebo svítiplyn) = směs H2 (60%), CH4 (25%) a CO (5%)=jedovatý oxid uhelnatý. Dříve plynné palivo. • černouhelný dehet = kapalina k výrobě např. benzenu a naftalenu • koks = obsahuje téměř čistý uhlík. Používá se při výrobě železa a jako palivo. • K vedlejším produktům patří amoniaková voda, která se používá při výrobě dusíkatých hnojiv.

36. Zplyňování • vhánění směsi vzduchu a vodní páry do generátoru naplněného uhlím (1000°C), plynná paliva • Generátorový plyn = (směs H2, oxidů uhlíku a dusíku), k energetickým účelům. • Vodní plyn = (H2, CO) na rozžhavený koks se zavádí vodní pára. Použití jako generátorový plyn.

37. Hydrogenace • přeměna uhlí působením vodíku na směs uhlovodíků • výsledný produkt = benzin 18

38. ÚKOL Naleziště uhlí v ČR Vyhledejte na internetu informace o nalezištích černého a hnědého uhlí na území České republiky • vyhledej naleziště a poznamenej si města, kde se nacházejí • srovnej způsob těžby hnědého a černého uhlí a připrav si krátký referát

39. Ložiska černého uhlí 19

40. Ložiska hnědého uhlí 20

41. Dřevo Zpracování karbonizací na: • dřevný plyn (15%) • surový dřevný ocet (50%)  výroba methanolu a kyseliny octové • dřevné uhlí (25%) výroba aktivního uhlí • dřevný dehet  lehké, střední oleje a smola

42. Použité informační zdroje [1] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://www.google.cz/imgres?q=d%C5%99evo,+stromy&start=142&hl=cs&rls=com.microsoft:cs&biw=1680&bih=937&tbm=isch&tbnid=fjJESTFJm9iR6M:&imgrefurl=http://www.profimedia.cz/fotografie/lesni-stromy-listnate-drevo-listi-podzimni-listi/0013732916/&docid=9pFcyw5TrsQLzM&imgurl=http://www.profimedia.cz/fotografie/lesni-stromy-listnate-drevo-listi-podzimni-listi/profimedia-0013732916.jpg&w=640&h=426&ei=I9nYT_q8Dsmg0QWdueSyBA&zoom=1&iact=hc&vpx=1362&vpy=641&dur=811&hovh=183&hovw=275&tx=156&ty=117&sig=117884401964845597200&page=4&tbnh=137&tbnw=183&ndsp=48&ved=1t:429,r:31,s:142,i:254 [2] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://www.transformacni-technologie.cz/fosilni-paliva-jejich-vyuziti-v-energetice-a-ekologicke-dopady.html [3 [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://www.hrcp.in/pet.htm [4] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://www.google.cz/search?q=zpracov%C3%A1n%C3%AD+uhl%C3%AD&hl=cs&rls=com.microsoft:cs&prmd=imvns&source=lnms&tbm=isch&ei=KsbYT-XyMYOC4gThvPyNAw&sa=X&oi=mode_link&ct=mode&cd=2&ved=0CEwQ_AUoAQ&biw=1680&bih=937#hl=cs&rls=com.microsoft:cs&tbm=isch&sa=1&q=zemn%C3%AD+plyn&oq=zemn%C3%AD+plyn&aq=f&aqi=g2g-S8&aql=&gs_l=img.3..0l2j0i24l8.40635.46646.0.52431.10.9.0.1.1.0.70.550.9.9.0...0.0.Kw73NQGdVMM&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.r_qf.,cf.osb&fp=2052a7024fd4e89&biw=1680&bih=937 [5] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://www.google.cz/search?q=zpracov%C3%A1n%C3%AD+uhl%C3%AD&hl=cs&rls=com.microsoft:cs&prmd=imvns&source=lnms&tbm=isch&ei=KsbYT-XyMYOC4gThvPyNAw&sa=X&oi=mode_link&ct=mode&cd=2&ved=0CEwQ_AUoAQ&biw=1680&bih=937#hl=cs&rls=com.microsoft:cs&tbm=isch&sa=1&q=zemn%C3%AD+plyn&oq=zemn%C3%AD+plyn&aq=f&aqi=g2g-S8&aql=&gs_l=img.3..0l2j0i24l8.40635.46646.0.52431.10.9.0.1.1.0.70.550.9.9.0...0.0.Kw73NQGdVMM&bav=on.2,or.r_gc.r_pw.r_qf.,cf.osb&fp=2052a7024fd4e89&biw=1680&bih=937

43. Použité informační zdroje [6] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://www.google.cz/imgres?q=ropa&hl=cs&rls=com.microsoft:cs&biw=1680&bih=937&tbm=isch&tbnid=4c8vTudb5RDNyM:&imgrefurl=http://geologie.vsb.cz/loziska/loziska/loziska_cr.html&docid=g3qntFBgoz_WkM&imgurl=http://geologie.vsb.cz/loziska/loziska/obr_loziska_cr/ropa.jpg&w=630&h=379&ei=VcjYT4qoK6ms0QWahpGcBA&zoom=1&iact=hc&vpx=513&vpy=541&dur=1696&hovh=174&hovw=290&tx=146&ty=124&sig=117884401964845597200&page=2&tbnh=111&tbnw=184&start=37&ndsp=44&ved=1t:429,r:9,s:37,i:216 [7] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://www.giftex.cz/aroma-ropa.html [8] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://spiritex.sk/clanky/d-i-mendelejev/ [9] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://www.google.cz/imgres?q=p%C5%99%C3%ADroda+vznik+ropy&hl=cs&rls=com.microsoft:cs&biw=1680&bih=937&tbm=isch&tbnid=RaZ7L2sQ_RapjM:&imgrefurl=http://is.muni.cz/do/ped/kat/fyzika/autem/pages/tezba-ropy.html&docid=2CiZ8EWdMos3zM&imgurl=http://is.muni.cz/do/ped/kat/fyzika/autem/pics/ropa-04.jpg&w=630&h=375&ei=a9XYT6f6Ocm90QWsy5T7Aw&zoom=1&iact=hc&vpx=165&vpy=160&dur=5502&hovh=173&hovw=291&tx=163&ty=88&sig=117884401964845597200&page=1&tbnh=110&tbnw=185&start=0&ndsp=44&ved=1t:429,r:0,s:0,i:69 [10] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Athabasca_Oil_Sands_map.png [11] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://www.tyden.cz/rubriky/zahranici/amerika/brazilci-nasli-obri-ropne-pole-v-atlantiku_54232.html [12] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://www.gamepark.cz/ropa_palivo_budoucnosti_159921.htm

44. Použité informační zdroje [13] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://fotovoltaika.falconis.cz/slunce/fosilni-suroviny.php [14] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://www.svetprumyslu.cz/litvinovska-rafinerie-obnovila-provoz-krakovaci-jednotky-aas1025 [15] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://www.nazeleno.cz/uhli-2010-prehled-cen-jak-ho-vybrat.aspx [16] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://www.google.cz/imgres?q=plyn%C3%A1rna&hl=cs&sa=X&rls=com.microsoft:cs&biw=1680&bih=937&tbm=isch&prmd=imvns&tbnid=5RU6lvAP0ir8pM:&imgrefurl=http://aktualne.centrum.cz/ekonomika/domaci-ekonomika/fotogalerie/foto/67013/%3Fcid%3D441777&docid=_13n31uzS9gJ6M&imgurl=http://img.aktualne.centrum.cz/343/58/3435856-plynarna-a-elektrarna-vresova.jpg&w=700&h=475&ei=Y_DYT7_hAqmK0AXhhoH5Aw&zoom=1&iact=hc&vpx=178&vpy=392&dur=1941&hovh=185&hovw=273&tx=165&ty=138&sig=117884401964845597200&page=2&tbnh=145&tbnw=193&start=39&ndsp=47&ved=1t:429,r:0,s:39,i:196 [17] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://www.google.cz/imgres?q=koksovna&hl=cs&rls=com.microsoft:cs&biw=1680&bih=937&tbm=isch&tbnid=ZMwDQdxxNEaOuM:&imgrefurl=http://www.studiorenner.cz/index.php%3Fpage%3Dreference%26strana%3D7&docid=BGdzUmQwGrsIvM&imgurl=http://www.studiorenner.cz/pics/r-105.jpg&w=720&h=480&ei=3vDYT6a8NIrJ0QXZ99SpBA&zoom=1&iact=hc&vpx=173&vpy=619&dur=4264&hovh=183&hovw=275&tx=167&ty=115&sig=117884401964845597200&page=1&tbnh=139&tbnw=185&start=0&ndsp=36&ved=1t:429,r:29,s:0,i:162

45. Použité informační zdroje [18] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://www.google.cz/imgres?q=benz%C3%ADn&hl=cs&rls=com.microsoft:cs&biw=1680&bih=937&tbm=isch&tbnid=gOGvs8Jm5vIKxM:&imgrefurl=http://www.mediafax.cz/ekonomika/2979395-Ceny-pohonnych-hmot-skokove-vzrostly-benzin-je-mezirocne-drazsi-o-vice-nez-osm-korun&docid=AGNLAri5katjcM&imgurl=http://storage0.dms.mediafax.cz/media/1/1/1686/2979395/1/benzin-nafta-mala.jpg%253Fwidth%253D300%2526height%253D300&w=300&h=225&ei=PfbYT-z4J4P80QWpuYGYBA&zoom=1&iact=hc&vpx=555&vpy=152&dur=3454&hovh=180&hovw=240&tx=109&ty=112&sig=117884401964845597200&page=1&tbnh=130&tbnw=173&start=0&ndsp=40&ved=1t:429,r:2,s:0,i:75 [19] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://vedaprovsechny.blog.cz/0710/vycerpatene-zdroje-energie-2-cast [20] [online]. [cit. 2012-06-22]. Dostupné z www:http://vedaprovsechny.blog.cz/0710/vycerpatene-zdroje-energie-2-cast Literatura BANÝR, J. a kol.Chemie pro střední školy. SPN – pedagogické nakladatelství,a.s.,1995. IBSN 8085937-11-5; OBR [I] MAREČEK, A., HONZA , J. Chemie pro čtyřletá gymnázia. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2005. ISBN 80-7182-141-1 VACÍK,J.a kol.Přehled středoškolské chemie. Praha: Státní pedagogické nakladatelství Praha, 1993. ISBN 80-04-26388-7

46. Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „Podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na gymnáziu Komenského v Havířově“ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.