VY_32_INOVACE_9_1_7 Ing. Jan Voříšek

 Jak již bylo řečeno, z ropy se při rektifikaci získávají jednotlivé frakce. Jaké je jejich použití? V jakých oblastech průmyslu se využívají? Zkuste jednotlivé oblasti jmenovat.  Nyní si popíšeme obecně použití jednotlivých frakcí v některých významných oblastech průmyslu. Konkrétní sloučeniny budou probrány v příslušných kapitolách, které se zabývají jednotlivými typy uhlovodíků nebo jejich deriváty.

 Plynné uhlovodíky (C 1 – C 4 ): methan a ethan jsou důležité suroviny pro syntézu mnoha organických sloučenin. Propan a butan se používají pro vytápění, vaření a jako součást plynu LPG pro pohon automobilů.

 Na obrázku vidíte molekulu propanu. Obr. 1 Propan :

 Benzíny: hlavně se z nich vyrábí motorové benzíny a část produkce slouží k výrobě technických benzínů pro odmašťování, lékařství a kosmetiku.  U kvality automobilových benzínů se na chvíli zastavíme.

 Kvalita motorových benzínů je dána chemickým složením. Dokáže někdo vysvětlit, co vyjadřuje oktanové číslo u benzínu? Co znamená číslo u benzínu Natural 95?  V normálním čtyřdobém motoru nasává píst při pohybu dolů do válce směs paliva a vzduchu. Při pohybu nahoru tuto směs stlačuje. Těsně před koncem stlačení je směs zapálena jiskrou a shoří. V důsledku toho je válec opět stlačen dolů a otočí se kliková hřídel.  Jestliže se použijí benzíny, které obsahují uhlovodíky s nižší zápalnou teplotou, může dojít vlivem horkého povrchu válce k předčasnému nekontrolovatelnému zážehu paliva. Toto se projevuje jako klepání motoru a předčasné zážehy mohou zcela zničit motor, protože na klikovou hřídel působí nepravidelné síly a motor je vystaven vysokým teplotám.

 Mezinárodní dohodou bylo stanoveno, že kvalita benzínů se bude z hlediska klepání motorů posuzovat pomocí tzv. oktanového čísla. Toto číslo stanovuje odolnost paliva proti klepání.  Měřením bylo zjištěno, že největší klepání způsobuje lineární uhlovodík heptan a bylo mu stanoveno oktanové číslo 0. Nejmenší klepání způsobuje rozvětvený uhlovodík 2,2,4- trimethylpentan neboli izooktan a tomu bylo stanoveno oktanové číslo 100.  Benzín Natural 95 má tedy takovou odolnost ke klepání, jako směs složená z 95% 2,2,4- trimethylpentanu a 5% heptanu.

 Obr. 2: Izo-oktan

 Ví někdo, jak můžeme zvýšit oktanové číslo?  Oktanové číslo je možné zvýšit několika způsoby:  Přidání antidetonačních přísad. Dříve se používalo tetraethylolovo např. v benzínech Speciál. Tato látka je však prudce jedovatá, a proto se její používání omezuje a u čerpacích stanic jsou jen benzíny Natural.  Chemickou přeměnou struktury primárního benzínu, tzv. reformováním, kdy vznikají uhlovodíky s rozvětveným řetězcem a deriváty benzenu, které mají taktéž vysoké oktanové číslo.  Přidání látek s vysokým oktanovým číslem, jako je např. metanol.

 Obr.3: Využití benzínu se zvýšeným oktanovým číslem.  Sebastian Vettel a jeho Red Bull RB7 při testech před sezónou 2011 v Katalánsku, s tímto vozem získal svůj druhý titul v řadě

 Petrolej: je směs uhlovodíků C 10 až C 18 podobných svojí strukturou benzínům a velká část petroleje se katalytickým krakováním zpracovává na benzín. Část se používá jako letecké tryskové a raketové palivo.  Obr. 4: Statický test motoru RD-180 spalující RP-1 a kapalný kyslík

 Plynový olej: směs uhlovodíků C 15 – C 24 podobné struktury jako petrolej. Obsahuje více cyklických uhlovodíků. Míchá se s petrolejem a vzniklá směs se používá jako motorová nafta do vznětových motorů. Obr. 5: Použití vznětových motorů

 Ví někdo, jak hodnotíme kvalitu motorové nafty?  Kvalitu hodnotíme tzv. cetanovým číslem, které hodnotí míru odolnosti paliva proti tvrdému chodu vznětového motoru (jedná se prodloužení doby od vstřiku paliva do spalovacího válce do okamžiku jeho vznícení).  Cetanové číslo odpovídá objemovým % hexadekanu (cetanu) v jeho směsi s 1- methylnaftalenem. Hodnocení je obdobné jako u oktanového čísla, cetan má cetanové číslo 100 a 1-methylnaftalen má číslo 0.

 Olejové destiláty: mají využití jako mazací oleje nebo jako surovina pro výrobu mazacích tuků.Část olejových destilátů se zpracovává katalytickým krakováním na benzíny a petrolej.  Mazut: používá se jako palivo nebo se zpracovává vakuovou destilací na olejové destiláty a asfalt. Destiláty se např. krakují na benzíny nebo se používají jako topné oleje.  Asfalt: je to destilační zbytek, který obsahuje asfalteny, ropné pryskyřice a nejtěžší olejové podíly. Používá se většinou na povrch vozovek nebo izolace proti vlhkosti.

 Obr. 6: Stavba asfaltové silnice  Obr. 7: Asfaltová vrstva  Obr. 8: Hotová silnice

 Zdroj informací:  McMURRY, John. Organická chemie. Vydání první. Vydalo Vysoké učení technické v Brně – nakl. VUTIUM, Brno, Počet stran ISBN (VUT v Brně).  VACÍK, Jiří. Přehled středoškolské chemie. Třetí doplněné vydání. Vydalo SPN- pedagogické nakladatelství, a.s., Praha, Počet stran 368. ISBN  HONZA, Jaroslav, MAREČEK, Aleš. Chemie pro čtyřletá gymnázia. 2.díl. Druhé přepracované vydání. Vydalo Nakladatelství Olomouc, Počet stran 232. ISBN Obr. 1 Propan Staženo: Obr. 2: Izo-oktan Staženo: Obr.3: Využití zvýšení oktanovího čísla u benzínu Autor: Sara, staženo:

Obr.4: Statický test motoru RD-180 spalující RP-1 a kapalný kyslík Zdroj: Staženo: Obr. 5: Použití vznětových motorů Staženo: Obr. 6: Stavba asfaltové silnice ect.jpg Autor: US Army Corps of Engineers, staženo: Obr.7: Asfaltová vrstva Autor: Estr4ng3d, staženo: Obr.8 Hotová asfaltová silnice Autor: Piotr Małecki, staženo: 

 Téma sady: Úvodní studium organické chemie  Vzdělávací oblast: Člověk a příroda  Vzdělávací obor:Chemie  Tematický okruh:Organická chemie  Autor: Ing. Jan Voříšek  Rok vytvoření materiálu: 2012  Název materiálu: Ropa a její významné produkty.  Jazyk:čeština  Očekávaný výstup:Žák popíše jednotlivé produkty rektifikace ropy a vysvětlí pojmy oktanové a cetanové číslo.  Klíčová slova: organická chemie, ropa, benzín, oktanové číslo, destilát.  Druh učebního materiálu: prezentace s aktivizací žáka  Cílová skupina: žák  Stupeň a typ vzdělávání: gymnaziální vzdělávání  Typická věková skupina: let   Pokyny pro práci s materiálem: Prezentace je využitelná jako výklad učiva na dané téma. V materiálu jsou začleněny otázky, které aktivizují žáky a umožňují žákům zamyšlení nad jednotlivými body tématu.