Химическая технология: нефть и способы ее переработки, пиролиз древесины, косвенные способы измерения физических величин в технологии, анализ газовых смесей, технология керамики

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Федеральное государственное автономное образовательное 
учреждение высшего образования 
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» 
 
 
 
А. О. ЛЕТОВАЛЬЦЕВ, Е. А. РЕШЕТНИКОВА 
 
 
 
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ: 
НЕФТЬ И СПОСОБЫ ЕЕ ПЕРЕРАБОТКИ,  
ПИРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ, КОСВЕННЫЕ СПОСОБЫ  
ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН В ТЕХНОЛОГИИ, 
АНАЛИЗ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ, ТЕХНОЛОГИЯ КЕРАМИКИ 
 
Учебное пособие для студентов,  
изучающих курс химической технологии 
на химическом факультете ЮФУ: 
040501 Фундаментальная и прикладная химия 
040301 Химия 
180301 Химическая технология 
440305 Педагогическое образование с двумя профилями подготовки 
190301 Биотехнология 
 
 
Ростов-на-Дону – Таганрог 
Издательство Южного федерального университета 
2023 

УДК 66(075) 
ББК 35я73 
Л52 
Печатается в соответствии с решением кафедры общей и неорганической химии 
химического факультета Южного федерального университета  
(протокол № 7 от 10 мая 2023 г.) 
 
Рецензенты: 
доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой  
физической и коллоидной химии химического факультета  
Южного федерального университета И. Н. Щербаков; 
кандидат химических наук, доцент кафедры «Химия»  
Донского государственного технического университета А. А. Новикова 
 
Летовальцев, А. О. 
Химическая технология: нефть и способы ее переработки, пиролиз 
Л52 древесины, косвенные способы измерения физических величин в технологии, анализ газовых смесей, технология керамики : учебное пособие / А. О. Летовальцев, Е. А. Решетникова ; Южный федеральный 
университет. – Ростов-на-Дону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 2023. – 132 с. 
ISBN 978-5-9275-4477-6 
 
Учебное пособие является дополнением к курсу лекций по «Химической технологии» и основным руководством для выполнения лабораторного практикума по этой дисциплине. В пособии изложен необходимый теоретический материал по темам «Нефть и ее переработка», 
«Пиролиз древесины», «Косвенные способы измерения физических величин в технологии», «Анализ газовых смесей», «Керамическая технология». В конце каждого раздела приведен список контрольных вопросов для лучшего усвоения материала и полноценной подготовки к 
коллоквиумам по соответствующими темам.  
Предназначено для студентов химического факультета, Академии 
биологии и биотехнологии ЮФУ, а также для студентов, в учебной 
программе которых предусмотрен курс «Химическая технология». 
ISBN 978-5-9275-4477-6 
УДК 66(075) 
ББК 35я73 
© Южный федеральный университет, 2023 
© Летовальцев А. О., Решетникова Е. А., 2023 
© Оформление. Макет. Издательство Южного 
федерального университета, 2023 

Оглавление 
 
 
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................................................... 5 
1. ОБЩИЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В 
ЛАБОРАТОРИИ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ............................................................... 6 
2. НЕФТЬ И СПОСОБЫ ЕЕ ПЕРЕРАБОТКИ ............................................................................... 8 
2.1. Общие сведения о нефти ........................................................................................................ 8 
2.2. Происхождение и добыча нефти .................................................................................... 11 
2.3. Подготовка нефти к переработке .................................................................................. 14 
2.3.1. Деэмульгация и основные методы обессоливания нефти ................... 14 
2.3.2. Очистка нефти от различных соединений, содержащихся в ней ..... 20 
2.3.3. Очистка нефти от сераорганических соединений .................................... 21 
2.4. Сокращение потерь при хранении и транспортировке нефти,  
способы стабилизации нефти .......................................................................................... 28 
2.5. Сортировка нефти ................................................................................................................... 32 
2.6. Выбор направления переработки нефти................................................................... 32 
2.7. Переработка нефти ................................................................................................................. 34 
2.7.1. Первичная переработка нефти ........................................................................... 34 
2.7.2. Устройство, действие и типы ректификационных колонн ............... 37 
2.8. Вторичная переработка нефти ........................................................................................ 39 
2.8.1. Крекинг нефти ............................................................................................................... 40 
2.8.2. Риформинг нефти ........................................................................................................ 43 
Экспериментальная часть. Анализ нефтепродуктов .................................................. 48 
Контрольные вопросы .................................................................................................................. 57 
3. АНАЛИЗ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ ...................................................................................................... 58 
Экспериментальная часть. Анализ газовой смеси ........................................................ 66 
Контрольные вопросы .................................................................................................................. 72 
4. ПИРОЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ ............................................................................................................... 73 
4.1. Краткие сведения о химическом составе древесины ......................................... 75 
4.2. Термическое разложение древесины .......................................................................... 78 

4.3. Продукты пиролиза древесины ...................................................................................... 82 
4.4. Технология пиролиза древесины .................................................................................. 83 
Экспериментальная часть........................................................................................................... 85 
Проведение пиролиза (занятие 1) ................................................................................ 85 
Определение состава смеси жидких продуктов (занятие 2) ......................... 90 
Контрольные вопросы .................................................................................................................. 92 
5. КОСВЕННЫЕ СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН  
В ТЕХНОЛОГИИ ................................................................................................................................ 94 
Экспериментальная часть. Калибровка реометра .................................................... 103 
Контрольные вопросы ............................................................................................................... 104 
6. ТЕХНОЛОГИЯ КЕРАМИКИ ...................................................................................................... 105 
6.1. Производство керамики ................................................................................................... 106 
6.1.1. Заготовка шихты ..................................................................................................... 106 
6.1.2. Пластификация ......................................................................................................... 107 
6.1.3. Формование .................................................................................................................. 108 
6.2. Высокотемпературная обработка .............................................................................. 109 
6.3. Факторы, влияющие на процесс спекания ............................................................ 116 
6.4. Состав керамики ................................................................................................................... 121 
6.5. Структура силикатов .......................................................................................................... 123 
Экспериментальная часть. Изготовление огнеупорной керамики ................. 126 
Контрольные вопросы ............................................................................................................... 129 
Литература ........................................................................................................................................ 131 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Дисциплина «Химическая технология» изучается студентами 
старших курсов, так как ее освоение предполагает знание основ математики и физики, а также общей и неорганической химии, аналитической, коллоидной, электрохимии и органической химии. 
Данный курс позволяет сформировать у студентов навыки технологического мышления. В процессе изучения дисциплины есть 
возможность получить знания об основных принципах и изменениях, происходящих в химической технологии, ознакомиться с 
принципами эксплуатации и проектирования химических установок, а также с методами улучшения производства, получить базовые знания об основах химико-технологических процессов, узнать 
технологические тонкости производств важнейших органических и 
неорганических веществ, а также материалов, на основе знаний об 
экологической безопасности и экономической рациональности 
приобрести опыт в выборе альтернативных технологических решений. Лабораторный практикум является неотъемлемой частью 
всего курса, так как позволяет студентам приобрести в промышленной лаборатории представления о реальных технологических 
схемах и аппаратах. При проведении лабораторных работ студенты 
ищут решения для возможных технологических проблем, приобретают знания о принципах работы промышленных аппаратов, осуществляют инженерно-технологические расчеты.  
В рамках лекционного материала рассматривается ограниченный круг вопросов, что обусловлено количеством лекционных 
часов. В связи с этим студентам требуется уделять значительное 
количество времени на самоподготовку к лабораторным работам 
и коллоквиумам, а данное учебное пособие содержит необходимую дополнительную информацию в концентрированном виде и 
позволяет студентам более качественно, грамотно и вдумчиво 
подготовиться как к коллоквиумам, так и к выполнению самих 
лабораторных работ по соответствующим темам. 

1. ОБЩИЕ ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ  
ПРИ РАБОТЕ В ЛАБОРАТОРИИ  
ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ 
 
Перед началом выполнения лабораторных работ каждый студент должен быть ознакомлен с инструкцией по технике безопасности. Прохождение инструктажа по технике безопасности необходимо отразить в лабораторном журнале инструктажа. 
В химической лаборатории запрещено принимать пищу, пить 
воду, курить. 
При выполнении работы необходимо надевать химический 
халат, который должен быть застегнут на все пуговицы. Длинные волосы необходимо убрать в пучок или собрать каким-то 
иным способом. Все работы, связанные с выделением паров или 
газов, нужно проводить под тягой. Если планируется работа с 
токсичными газами или материалами, выделяющими большое 
количество пыли, следует применять респираторы или другие 
средства защиты. Необходимо использовать защитные очки и 
перчатки при работе с едкими и токсичными веществами. 
Перед выполнением работы студент обязан внимательно 
ознакомиться с ее описанием, последовательностью действий, 
строго следовать рекомендациям в описании работы относительно количеств используемых веществ, концентрации применяемых растворов, температуры и т. д. Неизрасходованные реактивы запрещено высыпать или выливать в сосуды, из которых 
они были взяты. Прежде чем начинать работы с самостоятельно 
собранным прибором или установкой, студент должен показать 
их преподавателю или лаборанту, и только после получения 
разрешения он может приступать к выполнению работы. Запрещено оставлять без присмотра работающую установку. 
После выполнения работы необходимо перекрыть воду, 
обесточить электроприборы. Следует привести в порядок рабочее место. 

Для отбора пипеткой растворов необходимо применять резиновую грушу. Запрещено набирать жидкости в пипетки ртом. 
Категорически запрещено пробовать вещества на вкус.  
Концентрированные растворы кислот и щелочей запрещено 
сливать в канализацию. При обращении со стеклом и стеклянной аппаратурой следует соблюдать осторожность, чтобы избежать порезов. При работе с сильно нагретыми предметами необходимо пользоваться тигельными щипцами, пинцетами и при 
необходимости – теплозащитными перчатками. Нагреваемые 
сосуды не следует плотно закрывать пробкой. 
Все манипуляции с проводами (их присоединение или отсоединение) необходимо производить только при отключенной от 
электросети установке. 
В случае ожогов концентрированными растворами кислот или 
щелочей пораженные участки кожи необходимо промыть проточной водой в течение двух-трех минут, а затем обработать  
2–3%-ным раствором соды (если ожог кислотой) и 1–2%-ным 
раствором борной или уксусной кислоты (если ожог щелочью). 
После этого в обоих случаях на место ожога накладывается марлевая повязка, смоченная 1–2%-ным раствором перманганата калия. Если кислота или щелочь попали в глаза, необходимо их 
промыть большим количеством воды и обратиться к врачу. При 
термических ожогах следует многократно смачивать обожженное 
место раствором перманганата калия и спиртом, а затем смазать 
мазью от ожогов. 
После окончания выполнения лабораторной работы студент 
обязан убрать свое рабочее место и сдать его лаборанту. 

2. НЕФТЬ И СПОСОБЫ ЕЕ ПЕРЕРАБОТКИ 
 
2.1. Общие сведения о нефти 
 
Нефть – это многокомпонентная смесь жидких углеводородов, 
включающая жидкие, газообразные и твердые вещества. Само слово «нефть» – восточного происхождения. В европейские языки оно 
пришло от персидского nаft. Нефть представляет собой горючую 
маслянистую жидкость со специфическим запахом, распространенную в осадочной оболочке Земли и относится к невозобновляемым ресурсам. Максимальное число залежей нефти располагается 
на глубине 1–3 км. Нефть обнаруживается вместе с газообразными 
углеводородами на глубинах от десятков метров до 5–6 км. Однако 
на глубинах свыше 4,5–5 км преобладают газовые и газоконденсатные залежи с незначительным количеством легких фракций. 
Месторождения нефти обнаружены практически на всех материках Земли (исключение – Антарктида). Самыми крупными нефтедобытчиками являются Саудовская Аравия, Россия, США, Иран.  
В России одно из первых упоминаний о нефти относится к XV в., 
когда нефть была найдена в Ухте. В 1684 г. нефть была обнаружена в районе Иркутского острога. Добыча нефти началась с 1745 г. 
Однако в течение XVIII в. разработка нефтяных месторождений 
являлась убыточной из-за крайне узкого практического применения продукта. С развитием промышленности спрос увеличился.  
Поскольку нефть представляет собой смесь углеводородов с различной длиной цепи, то и физические свойства ее могут варьироваться в довольно широком диапазоне. В частности, цвет нефти 
придают асфальтосмолистые вещества (продукты окисления углеводородов, некоторые непредельные и ароматические углеводороды, а также неуглеводородные высокомолекулярные соединения). 
Нефтяные смолы придают нефти цвет в диапазоне от светлокоричневого до бурого, наиболее темную окраску имеют тяжелые 
нефтепродукты. На основании цвета можно сделать вывод о степе

ни очистки нефти от нефтяных смол: если нефтяных смол практически нет, то такая нефть почти прозрачная. Количество тяжелых 
углеводородов (в большей степени это зависит от содержания парафинов) определяет и температуру начала кипения нефти, которая, как правило, оказывается выше +128 °С; температура застывания колеблется от +30 до –60 °С. Температура вспышки нефти находится в пределах от –35 до +120 °С и также определяется фракционным составом и давлением насыщенных паров. Плотность нефти 
варьируется в довольно широком диапазоне: легкая имеет плотность 0,65–0,70 г/см3 (бывает даже 0,3–0,4 г/см3, но такие виды 
нефти встречаются редко); тяжелая – 0,98–1,05 г/см3. Еще одним 
важным показателем является вязкость нефти, которая также варьируется в широких пределах (1–200 мПа·с), что в основном зависит от химического, фракционного состава нефти, содержания в ней 
нефтяных смол. Важными физическими свойствами являются: теплота сгорания – 43,7–46,2 МДж/кг; относительная диэлектрическая 
проницаемость – 2–2,5; теплоемкость – 1,7–2,1 кДж/кг, удельная 
электрическая проводимость – 2·10–10–0,3·10–18 Ом·см–1. За счет высокого дисперсионного межмолекулярного взаимодействия нефть 
как смесь органических малополярных или неполярных веществ 
наилучшим образом растворяется в различных органических растворителях. При обычных условиях нефть с водой образует довольно устойчивые эмульсии, что является проблемой при их разделении.  
Существуют разнообразные системы классификации нефти:  
1. По проценту содержащейся серы в нефти:  
а) малосернистые (≤ 0,5 %); 
б) сернистые (от 0,51 до 2 %); 
в) высокосернистые (≥ 2 %). 
2. По количеству фракций, выкипающих до 350 °С: 
а) не менее 55 %;  
б) 45–54,9 %;  
в) менее 45 %.  

3. По общему содержанию базовых масел в расчете на нефть: 
а) ≥ 25 %; 
б) 15–24,9 %;  
в) ≤ 15 %. 
4. По индексу вязкости: 
а) ≥ 95; 
б) 90–95;  
в) 85–89,9; 
г) ≤ 85. 
5. По содержанию твердых парафинов: 
а) менее 1,5 %;  
б) 1,51–6 %;  
в) ≥ 6 %. 
На основании приведенной классификации можно составить 
технологический шифр для любой промышленной нефти. 
Например, туймазинская нефть – 2.2.3.3.2, узенская – 1.3.3.1.3. 
Вышеописанные характеристики используют для сортировки 
нефти при направлении ее на переработку по соответствующей 
схеме (топливной или масляной). Первостепенное внимание при 
классификации нефти в западных странах уделяют плотности и 
содержанию серы. На качественный и количественный состав 
нефти влияет расположение ее месторождения. Но в какой бы 
точке планеты ни была обнаружена нефть, основными компонентами ее являются углерод (78–88 % от общей массы) и водород (11–15 %). Кроме того, присутствуют сера, кислород и азот. 
Их общее количество обычно колеблется в пределах 0,5–8 %. 
Нефть как многокомпонентная смесь содержит в своем составе большое разнообразие индивидуальных веществ. Основную 
часть составляют жидкие углеводороды (80–90 %) и различные 
гетероатомные органические соединения (4–5 %). Содержание 
остальных компонентов невысоко и сильно зависит от месторождения нефти: это растворенные углеводородные газы, различные минеральные соли и соли органических кислот, вода,