NATURAL GAS
گاز طبیعی ( متان )
شامل : 1 – متان ، 2 – اتان ، 3 – پروپان ، 4 – بوتان ، این ترکیبات از گروه هیدروکربن های سیر شده زنجیری یا الکانها می باشند که فرمول عمومی آنها CnH2n+2 می باشد .
یکی از اجزا اصلی گازهای طبیعی متان می باشد که بیش از 97 % این گازها را تشکیل می دهد . بنابراین بیشتر روی گاز متان تاکید خواهیم کرد .
متان :
متان گازی است بی رنگ بی بو که نقطه ذوب آن 182- و نقطه جوش آن 162 – می باشد . گاز طبیعی که در منازل وجود دارد . و مورد استفاده قرار می گیرد و دارای بیش از 95 % متان می باشد . متان حدود 250 سال قبل از میلاد مسیح در چین و در گرونوبل فرانسه به صورت چاههای سوزان طبیعی دیده شد که در این زمینه ژاپنی ها تحقیقات بیشتر را انجام دادند .
این گاز در سال 1775 میلادی در آمریکا جهت گرما استفاده شده است .
H
ساختار متان : CH4 و مدل الکترون نقطه ای آن H C H
H
هر یک از چهار اتم هیدروژن به وسیله پیوند کوالانسی ، به اتم کربن متصل شده اند . وقتی کربن به چهار اتم دیگر متصل باشد اربیتالهای پیوندی آنها SP3می باشد . ( یک اربیتال S و 13 اربیتال P ) . این آرایش 4 وجهی می باشد .
خواص فیزیکی : به علت اینکه مولکول متان بسیار متقارن می باشد ، قطبیت های انفرادی پیوند ها کربن ، هیدروژن همدیگر را خنثی می کنند ، در نتیجه کل مولکول غیر قطبی می باشد . نیروی جاذبه موجود میان این مولکول ها به نیروی واندروالسی محدود می شود . این نیرو در مقایسه با نیروی قدرتمند موجود مثلا سدیم و کلرید ضعیف تر می باشد . بنابراین به آسانی می توان به وسیله انرژی گرمائی بر آن فائق آمد . به طوری که ذوب شدن و جوشیدن این گاز در دمای پایین می باشد . چگالی نسبی آن 4/0 می باشد .
با توجه به قاعده تجربی که می گوید ، هم نوع با هم نوع حل می شود می توان گفت که متان به صورت جزئی در آب حل می شود ولی در مایعات الی مانند بنزین ، اتر و . . . بسیار حل می شود .
از نظر فیزیکی متان الگوی مناسبی برای سایر اعضاء گروه آلکانها می باشد .
طرز تهیه متان :
جهت تهیه متان نیاز به باقیمانده نباتی یا حیوانی و یا نیاز به زغال سنگ می باشد . متان فرآورده پایانی تجربه غیر هوازی گیاهان می باشد . ( شستن مولکولهای بسیار پیچیده ) متان همان گاز قابل احتراق و منفجر شونده و معادن زغال سنگ است .
اگر بخواهیم متان بسیار خالص داشته باشیم می توان آن را به وسیله تقطیر جزء به جزء از سایر اجزاء تشکیل دهنده جدا کرده همانطور که می دانید تقطیر جزء به جزء براساس اختلاف نقطه جوش صورت می گیرد .
بنابراین تئوری ، مبدأ حیات به زمین اولیه باز می گردد که به وسیله اتمسفری از متان ، آب ، آمونیاک و هیدروژن احاطه شده بود . انرژی خورشیدی و تخلیه الکتریکی این مولکولها ساده را به اجزای واکنش پذیر رادیکال آزاد تبدیل کرد که از ترکیب این اجزاء مولکولهای پیچیده تری و ترکیبات آلی سازنده اورگانیسم های زنده شدند .
هنگامی که استخراج مواد نفتی که مورد صنعت پالایش و پتروشیمی قرار می گیرد ، انجام خواهد گرفت ، گازهای طبیعی در داخل حل می شوند .
قبلا هنگام استخراج این گاز ها را می سوزاندند اما اینک این گازها را مهار می کنند که این کار با استفاده از اختلاف جوش و همراه با آن از طریق میعان و تقطیر ،گازها را مهار می کنند که این کار با استفاده از اختلاف جوش و همراه با آن از طریق میعان و تقطیر ،گازها را استخراج می کنند . ( متان در حرارت و فشار موجود در منابع زیر زمینی قابل تراکم نیست بنابراین همیشه به صورت گاز در کانسار ها دیده می شود ) و اما این گاز به صورت کانسار نیز وجود دارد که می توان به معادن زغال سنگ اشاره کرد . گازهای طبیعی ممکن است به صورت همراه با نفت یا به صورت مجزا تشکیل کانسار دهد . معمولا این گاز ها قسمت فوقانی کانسار ها اشغال می کنند چون وزن کمتری دارند ، در نتیجه یا بر روی آب قرار می گیرند که استخراج این گاز به راحتی انجام خواهد گرفت ، چون این گازها در بالای نفت یا آب قرار می گیرند مهار راحتی تری دارند . و باید گاهی هم به صورت محلول در نفت یا آب باشند که ارزش تقطیر می توان گازها را استخراج کرد .
روش آزمایشگاهی تهیه متان :
می توانیم از سدیم استات بر سود جامد متان تهیه کرد به این صورت که :
CH3COONa + NaoH à Na2CO3 + CH4
ارزش حرارتی متان به ازای هر متر مکعب برابر 8400 تا 10200 کیلو کالری می باشد . برتری متان به سایر گاز های دیگر این است که تمیزترین گاز طبیعی می باشد زیرا نه تنها با سوختن آن گاز سمی و خطرناک منواکسید کربن تولید نمی گردد بلکه جالب است بدانیم که سوخت این گاز غالبأ آب دی اکسید کربن تولید می کند . یعنی :
CH4 + 2O2àCO2 + 2H2O +Q ( 213Kcal / mol )
این گاز از نظر خواص شیمیایی نیز الگوی مناسبی برای سایر گروه های خود می باشد . به طوری که فقط با اجسام بسیار واکنش پذیر و یا در شرایط سخت واکنش می دهد .
از اکسایش متان در دمای 1500 C استیلن حاصل می شود .
6CH4 + O2à2CH CH + 2CO + 10H2
ترکیب با آب در C 850 منواکسید کربن و هیدروژن آزاد می شود .
CH4 + H2O àCO + 3H2
از ترکیب با هولوژن ها :
CH4 + CL2àCH3CL + HCL
تولید اسید هیدروکلرید و کلرو متان و در نهایت تولید کربن تتراکلرید را به همراه دارد .
کربن تتراکلرید – کلروفرم – دی میتل کلرید – میتل کلرید
از نظر متابولیکی باید به این نکته اشاره کرد که در اثر ترکیب با آب ، گاز منواکسید کربن را تولید می کند که باعث خفگی می شود .
تبدیل متان به فرآورده های با ارزش به روش MOC ( متان اکسیدایشن کاپلینگ )
بحران انرژی فسیلی به خصوص نفت خام باعث تلاش محققان در جایگزین کردن ماده دیگری به جای نفت شده اند . منابع گاز های عظیم گاز های طبیعی قادر است نیاز صد ها سال جهان را برآورده کند که این می تواند انتخاب مناسبی باشد .
همانطور که توضیح دادیم گاز طبیعی شامل مقادیر زیادی از متان می باشد . بنابراین تبدیل متان به اتیلن می تواند انقلاب بزرگی را در صنعت پتروشیمی ایجاد کند .
در فرآیند MOC : متان و اکسیژن به عنوان مواد اولیه وارد راکتور با دمای C800 شده و در مجاورت کاتالیزور و در فشار یک اتمسفر تبدیل به اتیلن و محصولات دیگر می شود .
از آنجایی که متان نسبت به سایر هیدرکربن های دیگر پایدارتر است ، شکستن پیوند های بین اتمی این مولکول نیاز به صرف انرژی نسبتا زیادی دارد و برای این کار به دمای بسیار بالای نیاز است که در اثر دمای بالا فرایند پیرولیز متان صورت می گیرد و از متان هیدروژن گیری صورت می گیرد . و پس از زوج شدن به محصولات دو کربنی تبدیل می شود .
CH4 + Q à C2H2 , C2H4 , C2H6 + H2
که این روش زیاد مقرون به صرفه نیست زیرا دمای زیادی در پیرولیز لازم است ( 1200c ) و اما روش های جایگزین :
CO + 2H2àCH3OH
8CO + 10H2àC8H12 + H2O
1 – ابتدا گاز متان به گاز سنتز تبدیل می شود . واز گاز سنتز می توان فرآیندهای متنوعی از قبیل متانول و بنزین تولید کرد .
CO + 2H2àCH3OH
8CO + 10H2à C8H12 + H2O
تبدیل مستقیم متان :
CH4 + O2à CH3OH
زوج شدن متان با کلر در دمای 350 درجه
CH4 + HCL + O2à CH3 CL + H2O
کاربردها
متان :
|
گاز سنتز
|
آمونیاک
|
اوره
|
ملامین
|
اسید نیتریک
|
نرم کننده
|
|
متانول
|
فرمالدهید
|
رزین
|
چسب و رنگ ها
|
همچنین
|
یک حلال مناسب
|
|
استیلن
|
دی میتل ترفتالات
|
الیاف مصنوعی
|
|
|
|
|
استیلن
|
اسید استیک
|
مواد شیمیایی و حشره کش
|
|
|
|
|
کلرومتان
|
مواد اولیه پلاستیک
|
پلاستیک
|
|
|
|
|
هیدروژن سیانیل
|
سیانور سدیم
|
مواد اولیه شیمیایی منفجره شونده و تصفیه کننده
|
|
|
|
اتان :
ماده ای ارزشمند و خوراک مناسب جهت پتروشیمی و تبدیل آن به ماده با ارزش اتیلن و پلی اتیلن . دارای چگالی 5/0
C2H6à C2H4à [- CH2 – CH2 - ]n
اوربیتال های آن از نوع SP3 می باشد . غیر قطبی که در آن کربن با 3 هیدروژن و یک کربن دیگر پیوند دارد . به ازای سوختن هر متر مکعب اتاق 10000 کیلو کالری گرما آزاد می شود .
پروپان :
به صورت C3H8 و دارای چگالی 51/0 نسبت به آب و 53/1 نسبت به هوا می باشد بنابراین در حالت مایع از آب سبکتر است و در حالت بخار از هوا سنگین تر است .
نقطه جوش c42-
ارزش حرارتی این گاز به ازای متر مکعب 200/22 کیلو کالری می باشد .
بوتان :
C4H10 چگالی 58/0
اگر این گاز در مکان های نزدیک به سطح زمین نشت کند در نقاط گود جمع می شود و کانون خطرناکی را برای انفجار می باشد .
ارزش حرارتی این گاز در هر متر مکعب 005/28 کیلوکالری می باشد .
و اما چند نکته در مورد کلر و متان ها :
کلرو متان ها که به صورت CcL4 , CHCL3 , CH2CL2 , CH3CLمی باشند از این طریق بدست می آیند که :
CH4 + CL2à CH3CL + HCL
CH4 + 2CL2à CH2CL2 + 2HCL
CH4 + 3CL2à CHCL3 + 3HCL
CH4 + 4CL2à CHCL4 + 4HCL
کلرومتان : مایعی بی رنگ و سمی که آتشگیر است . چگالی آن 95/0 است .
دی کلرو متان : مایعی بی رنگ سمی و آتشگیر استو چگالی آن 33/11 است .
کلروفرم : مایعی بی رنگ سمی و آتش گیر نیست ، بولی شبیه به بوی اتر دارد و در اثر گرما و نور به مواد سمی تبدیل می شود . چگالی آن 49/1 می باشد .
تترا کلرید کربن ، مایعی بی رنگ – شفاف ولی آتش گیر نیست ، چگالی آن 6/1 می باشد .
و اما کاربردهای این مواد :
CH3CLß در تهیه تترااتیل سرب و حلال
CH2CL2ß به عنوان حلال در تهیه فیلم های عکاسی و تلویزیونی - در تهیه پلی وینیل کلوراید .
CHCL3ßدر تهیه تفلون و دارو
CHCL4ß در خاموش کردن آتش
عضو شوید
عضویت سریع
با کلیک روی عکس وبلاگ غزل های من باز میشود < a>
آمار مطالب
آمار بازدید
آمار
وب سایت:
< a>
