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 тех-

нологии, 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 «Хими-

ческой 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 ограничен-

ный 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 сту-

дент 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 рези-

новую 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 отсо-

единение) 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 нефте-
добытчиками 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 раз-

личной 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 светло-
коричневого 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 соста-

ве 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, 

разнообразные механические примеси. Углеводороды, содержащиеся 
в нефти, можно разделить на три основные группы: мета-
новые, или парафиновые (25–35 %, реже 40–45 % по объему), 
нафтеновые (25–75 %) и ароматические (10–20 %, реже до 35 %). 
На основании такой классификации нефти принято подразделять 
следующим образом: 1) метаново-нафтеновые; 2) нафтеново-
метановые; 3) ароматическо-нафтеновые; 4) нафтеново-ароматические; 
5) ароматическо-метановые; 6) метаново-ароматические; 
7) метаново-ароматическо-нафтеновые. В данной классификации 
первым стоит название углеводорода с наименьшим 
его содержанием в составе.  

Гетероатомные органические и неорганические соединения, 

содержащие в своем составе серу, – это сероводород, меркаптаны, 
моно- и дисульфиды, тиофены, тиофаны; соединения, содержащие 
азот, преимущественно представляют собой гомологи пиридина, 
хинолина, индола, карбазола и др.; кислородсодержащие 
органические соединения в основном представлены нафтеновыми 
кислотами, фенолами, смолисто-асфальтеновыми веществами. 
В процентном содержании элементный состав гетероатомов 
можно представить так: углерод – 82–87 %; водород – 11–14,5 %; 
сера – 0,01–6 %; азот – 0,001–1,8 %; кислород – 0,005–0,35 % и др. 

 

2.2. Происхождение и добыча нефти 

 
Выдвинуто несколько гипотез, объясняющих происхождение 

нефти, основными из которых можно назвать органическую 
(или биогенную) и неорганическую (абиогенную).  

Истоки современных представлений о происхождении нефти 

возникли в конце XVIII – начале XIX в. М. В. Ломоносов в 1757 г. 
высказал гениальное предположение об органическом происхождении 
нефти. Он считал, что воздействие «подземного огня» 
на «окаменелые уголья» приводит к образованию асфальтов, 
нефти и «каменных масел». В настоящее время суть этой теории 

заключается в том, что нефть образуется в результате накопления 
остатков растений и животных на дне водоемов с пресной 
или морской водой. Увеличение количества органических остатков 
приводит к их уплотнению, а естественные биохимические 
процессы ведут к частичному разложению этого осадка, в результате 
чего выделяется сероводород, диоксид углерода и другие 
соединения. Когда процесс разложения завершается, осадок 
проникает на глубину 3–5 км. Здесь происходит отделение углеводородов 
от органической массы при температуре 140–160 °С. 
Затем нефть проникает в подземные пустоты, заполняя их. В результате 
всех этих процессов формируются месторождения 
нефти. Подтверждением этой теории может служить тот факт, 
что нефть распределена в осадочных толщах неравномерно (поскольку 
исходное для нефти органическое вещество накапливалось 
в течение геологического времени неравномерно). 

Идея о минеральном происхождении нефти впервые была вы-

сказана А. Гумбольдтом в 1805 г. В 1866 г. французский химик  
М. Бертло предположил, что происхождение нефти связано с 
минеральными веществами; в подтверждение своих слов он 
синтезировал углеводороды из неорганических веществ. Десятью 
годами позже Д. И. Менделеев выдвинул свою «карбидную 
теорию» образования нефти, хотя до этого придерживался органической 
теории. Он считал, что нефть образуется на больших 
глубинах при высокой температуре в результате взаимодействия 
воды и карбидов металлов (в частности, железа). Все гипотезы 
минерального происхождения объединяет идея о том, 
что синтез углеводородов, кислород-, сера- и азотосодержащих 
соединений, присутствующих в составе нефти, возможен из простых 
неорганических соединений (С, H2, CO, CO2, H2O и др.), присутствующих 
в верхней мантии Земли.  

Ученые, которые придерживаются биогенной теории, считают, 

что запасы нефти невозобновляемы и их может хватить только 
на следующие 100 лет. Сторонники неорганического происхож-