CHEMISTRY SSS1 Third Term

WEEK 11

Petroleum or crude oil 2

Performance Objectives

The student should be able to:

1. Explain the use of petrochemicals as starting materials for synthesis. of a large number of organic compounds like plastic, rubber, etc.
2. Explain the use of an octane number in improving the quality of petrol.
3. Explain what natural gas is and its uses.
4. State the economic importance of petrol.

Content

Petrochemicals as starting materials for synthesis of a large number of organic compounds

The synthesis of chemical products from petroleum and hydrocarbon gasesHydrocarbons of petroleum, natural gases, casinghead gases, and petroleum refining gases are the main raw materials for the manufacture of the most important high-volume synthetic products—plastics, rubbers and fibers, nitrogen fertilizers, surface-active agents, detergents, lubricants and lubricant additives, plasticizers, fuels, solvents, and extractants. All these products are widely used in various branches of industry and in the household, and the development of many new areas of technology, such as space exploration and atomic power engineering, is related to them.

In the industrially developed countries, petrochemical synthesis has made possible the establishment of a large and rapidly expanding petrochemical industry. The hydrocarbons of petroleum and gases, which are readily available, cheaper, and more technologically efficient raw materials, are replacing other types of raw materials (coal, oil shale, vegetable oil, and animal fat) in almost all processes of organic synthesis.

Petrochemical synthesis is based on advances in organic chemistry, catalysis, physical chemistry, and chemical engineering and is related to the extensive study of the composition of petroleum and the properties of its components. Numerous reactions of organic chemistry, including pyrolysis, oxidation, alkylation, dehydrogenation and hydrogenation, halogenation, polymerization, nitration, and sulfonation, are the basis of the processes for converting hydrocarbon raw materials into finished products. Catalytic reactions are the most important of these reactions. The preparation of the hydrocarbon raw material and the production of primary initial hydrocarbons, including alkanes (paraffin), unsaturated hydrocarbons (olefins, dienes, and acetylene), aromatics, and naphthenes, are of great importance in the production of petrochemical products. Most of these primary products are converted into derivatives with functional groups containing oxygen, nitrogen, chlorine, fluorine, sulfur, and other elements.

Alkanes.

Alkanes are important because of the large volume of their use in petrochemical synthesis. The lower gaseous hydrocarbons (methane, ethane, propane, butane, and the pentanes) and the liquid or solid paraffin (from C₆ to C₄₀) are used to make various chemical products. The lower paraffin hydrocarbons are isolated from natural and casinghead gases. Petroleum by-product gases and gases produced by petroleum stabilization contain C₂-C₅ alkanes in amounts from 83 to 97 percent by volume. The ethane-propane fraction, isobutane, butane, and pentane are isolated from the gases. Natural gas containing 96_97 percent methane is used as industrial methane, primarily for the production of ammonia, acetylene, methanol, chlorine derivatives, carbon disulfide, and hydrocyanic acid. Liquid and solid normal C₆- C₄₀ paraffin are obtained from products of petroleum refining    (kerosine, diesel, and oil distillates) by crystallization upon cooling, by carbamide deparaffination, and by means of molecular sieves. The refining of paraffin raw materials satisfies the ever-increasing demand of petrochemical synthesis for unsaturated hydrocarbons (olefins, dienes, and acetylene). The main method for the production of olefins (ethylene, propylene, and butylenes) is high-temperature pyrolysis of various raw materials, from ethane and natural gasoline to heavy petroleum fractions and crude petroleum. Olefins are also obtained as by-products in petroleum refining. Catalytic dehydrogenation is used for the conversion of butane into butadiene and of isopentane into isoprene. Butadiene and isoprene are the main monomers used in the production of synthetic rubbers.

The conversion of paraffin hydrocarbons into producer gas (a mixture of carbon monoxide and hydrogen) has great industrial importance. The raw material may be natural gases, casinghead gases, petroleum refining gases, or any petroleum fraction. Low-cost hydrogen, which is consumed in large quantities for the production of ammonia, for hydrorefining of petroleum products, and for hydrocracking, is obtained from producer gas. Ammonia is the raw material for the preparation of fertilizers (ammonium nitrate and urea) and hydrocyanic acid. The stage conversion of methane also yields concentrated carbon monoxide, which is used in many processes of petrochemical synthesis. Producer gas is widely used in the oxo process, which is based on the reactions of olefins with carbon monoxide and hydrogen. Methanol, which is the raw material for the production of formaldehyde, an important product in the manufacture of plastics, varnishes, and adhesives, is produced from carbon monoxide and hydrogen.

View More