Brandstowwe Flashcards
Wat verstaan jy onder die term ‘brandstof’?
‘n Brandstof is ‘n stof wat energie kan verskaf en arbeid kan verrig.
In watter fases word brandstowwe aangetref?
Vastestof, vloeistof en gas
Watter twee elemente word dikwels in die brandstof aangetref?
Koolstof en Waterstof
Wat verstaan jy onder ‘fossielbrandstowwe’?
Fossielbrandstowwe bestaan uit steenkool, olie en aardgas
Waarvoor staan die afkorting ‘SASOL’?
South African Synthetic Oil Limited
In watter twee stede in SA is SASOL se grootste aanlegte?
Sasolburg en Secunda
Verskaf ‘n aantal redes waarom SASOL in 1950 gestig is
- SA het nie ru-olie nie, maar groot steenkoolreserwes. In die apartheidsera was dit moeilik om olie te bekom en SASOL het begin om olie uit steenkool te maak.
- Daar is ook van tyd tot tyd politieke onstabiliteit in die olieproduserende lande en dan is dit moeilik om ru-olie te bekom.
- Baie werksgeleenthede is geskep en die invoer van olie is verminder.
Word ru-olie of aardgas in SA aangetref? Indien wel, waar?
Ons het geen ru-olie nie. Daar is wel beperkte hoeveelhede aardgas naby Mosselbaai.
SA het baie steenkool, maar in vergelyking met die res van die wêreld word dit as laegraadse steenkool beskou. Wat word hiermee bedoel?
SA steenkool het ‘n hoë mineraalinhoud.
Steenkool bestaan gewoonlik uit …..
Koolstof
Noem minstens nog vier elemente wat ons in steenkool kan aantref
Suurstof, waterstof, swawel en stikstof
Waarvoor word steenkool hoofsaaklik in SA gebruik?
- vir die opwekking van elektrisiteit
- om olie en ander chemikalieë te maak
Beskryf in jou eie woorde hoe ru-olie lyk en uit watter fases dit aangetref kan word.
Ru-olie is ‘n donkerbruin olie.
Watter fisiese eienskap van materie word gebruik om ru-olie in sy komponente te skei?
Die kookpunte van die onderskeie koolwaterstowwe.
Watter homoloë reekse van koolwaterstowwe word normaalweg in ru-olie aangetref?
Alkane, Alkene, siklo-alkane
Beskryf hoe hulle die onderskeie stowwe in ru-olie van mekaar skei
Ru-olie word in sy komponente gekei deur fraksionele distillasie.
Ru-olie bestaan uit ‘n mengsel van verskillende gasse, vloeistowwe en vaste stowwe.
Elk van hierdie stowwe het sy eie kookpunt.
Die ru-olie wat tot meer as 400 grade C verhit is, word onder in die fraksioneer-toring geplaas.
Die vastestowwe soos teer en was bly onder in die kolom agter en word uitgepomp.
Al die gasse en vloeistowwe verdamp en styg op in die toring terwyl dit afkoel.
Die stowwe (wat die grootste molekules het) met die hoogste kookpunte versamel in bakke bo in die kolom.
Die vloeistof wat by elke temperatuur-interval in die bakke versamel word, word ‘n fraksie genoem.
Waar kom die swawel en stikstofverbindings in ru-olie vandaan?
Fossielbrandstowwe kom van plante en diere wat doodgegaan het en bevat dus swawel en stikstof.
In watter deel van die wêreld tref ons die meeste ru-olie aan?
Midde-Ooste
Wat word met ‘viskose’ koolwaterstowwe bedoel?
‘Viskoos’ beteken klewerig, taai of skaars vloeibaar.
In watter van die fraksies (van ru-olie skeiding) word bitumen aangetref?
Bitumen word in die residu aangetref
Waarvoor word bitumen hoofsaaklik gebruik?
Bitumen word met gruis gemeng om paaie te teer
Swawel word in sommige van die fraksies (van ru-olie skeiding) aangetref. Waarom moet dit eers uit die fraksie verwyder word?
As daar swawel in enige brandstof is, sal dit SO2 vorm wat die lug besoedel.
Watter chemikalie word vervaardig uit die swawel wat verwyder word?
Swawelsuur
Watter twee gasse reageer tydens die Fischer-Tropsch proses met mekaar?
Koolstofmonoksied en water
nCO + (2n +1)H2 -> CnH2n+2 _ nH2O
Wat word die mengsel van gasse wat tydens die Fischer-Tropsch proses reageer, genoem?
Sintesegas of singas
Wanneer die gasmengsel tydens die Fischer-Tropsch proses onder druk en by hoë temperatuur in die teenwoordigheid van ‘n katalisator verbind, word onder andere vloeibare alkane gevorm. Watter metaal / metale kan as katalisator gebruik word?
Yster, kobalt of nikkel
Skryf nou gebalanseerde vergelykings neer vir die reaksies wanneer die gasmengsel tydens die Fischer-Tropsch proses onder druk en by hoë temperatuur in die teenwoordigheid van ‘n katalisator verbind om die volgende alkane te vorm: CO(g) + H2(g) -> C4H10(g) + H2O(g)
4CO(g) + 9H2(g) -> C4H10(g) + 4H2O(g)
Skryf nou gebalanseerde vergelykings neer vir die reaksies wanneer die gasmengsel tydens die Fischer-Tropsch proses onder druk en by hoë temperatuur in die teenwoordigheid van ‘n katalisator verbind om die volgende alkane te vorm: CO(g) + H2(g) -> C7H16(g) + H2O(g)
7CO(g) + 15H2(g) -> C7H16(l) + 7H2O(g)
Skryf nou gebalanseerde vergelykings neer vir die reaksies wanneer die gasmengsel tydens die Fischer-Tropsch proses onder druk en by hoë temperatuur in die teenwoordigheid van ‘n katalisator verbind om die volgende alkane te vorm: CO(g) + H2(g) -> C6H14(l) + H2O(g)
6CO(g) + 13H2(g) -> C6H14(l) + 6H2O(g)
Skryf nou gebalanseerde vergelykings neer vir die reaksies wanneer die gasmengsel tydens die Fischer-Tropsch proses onder druk en by hoë temperatuur in die teenwoordigheid van ‘n katalisator verbind om die volgende alkane te vorm: CO(g) + H2(g) -> C9H20(l) + H2O(g)
9CO(g) + 19H2(g) -> C9H20(l) + 9H2O(g)
Uit watter twee grondstowwe word olie in SA vervaardig deur o.a. die Fischer-Tropsch proses te gebruik?
Steenkool en aardgas
Waarom is die brandstowwe wat uit aardgasse berei word suiwerder as die wat uit ru-olie berei word?
Aardgas bevat hoofsaaklik koolwaterstowwe en feitlik geen swawel-, stikstof- of mineraalverbindings.
In die industrie (singas uit steenkool) word daar baie gepraat van sintese gas of singas. Watter twee gasse vorm hierdie gasmengsel?
Koolstofmonoksied en waterstof
Watter beginsel word gebruik om suurstof uit lug te verkry vir die reaksies wat plaasvind?
Fraksionele distillasie van vloeibare lug
Deur die lug eers saam te pers, vervloei waterdamp en koolsuurgas en hulle word eerste verwyder. Waarom moet hierdie twee stowwe eers verwyder word?
Water het sterk waterstofbindings tussen hulle molekules. Koolsuurgas het ‘n hoë formulemassa. Hierdie twee gasse het dus ‘n hoër kookpunt as die ander gasse in die lug en sal dus ook eerste vries as die ander gasse vervloei by verdere verkoeling.
Die komponente wat nou (nadat waterdamp en koolsuurgas verwyder is) oorbly, word verder tot ‘n baie lae temperatuur by hitte-uitruling en verkoeling afgekoel. Wat beteken hierdie stelling?
Wanneer die gasse verkoel word, word energie (hitte) wat uit die stelsel verwyder word, weer in ‘n ander deel van die aanleg gebruik.
Die lug wat a.g.v. die verkoeling vervloei, word nou geskei en lewer groot hoeveelhede suurstof en stikstof. Waarvoor word die stikstof wat vorm, hoofsaaklik gebruik?
Om ammoniak te maak
Watter twee edelgasse word tydens die skeiding (van lug wat vervloei) geïsoleer?
Argon, kripton of xenon
In steenkoolmyne kom daar tussen die steenkoollae ook aardgas voor. Watter voorsorgmaatreëls word daar getref om die veiligheid van die mynwerkers te verseker?
Groot waaiers word gebruik om vars lug in die myne te blaas en die lug wat besmet is met metaangas en steenkoolstof uit te suig.
Swawel is die algemeenste onsuiwerheid in steenkool. Waarom mag daar geen swawel in die brandstowwe wees nie? Wat word vervaardig uit die swawel wat verwyder word?
As daar swawel in die brandstof is, word dit verbrand om SO2 te vorm wat bydra tot besoedeling. Die swawel wat verwyder word, word gebruik om swawelsuur te maak.
Skryf gebalanseerde vergelykings vir die reaksies waartydens sintesegas gevorm word, neer.
CH4(g) + H2O(g) -> CO(g) + 3H2(g)
2CH4(g) + 3O2(g) -> 2CO(g) + 4H2O(g)
Waarom word water deur die wande van die reaktor waar singas gemaak word, gepomp?
Die verbranding van metaangas is eksotermies en die water word deur die wande gepomp om die gas af te koel.
Wat gebeur met die water nadat dit verhit is? (water wat deur die wande van die reaktor waar singas gemaak word, gepomp word)
Die warm water word in geïsoleerde pype na ander afdelings in die aanleg geneem waar endotermiese reaksies energie benodig. Die water word ook gesuiwer van gifstowwe en weer hersirkuleer deur die aanleg.
Wat kan jy aflei uit die stelling ‘na lineêre koolwaterstowwe omgesit’?
Lineêre koolwaterstowwe is reguitketting koolwaterstowwe. Dit beteken dit is koolwaterstowwe sonder enige vertakkings.
Waaruit bestaan ru-sintesegas hoofsaaklik?
CO(g), H2(g), CO2(g), NH3(g), CH4(g), & H2S(g)
Waarom moet H2S, CO2, NH3 uit hierdie mengsel (ru-sintesegas) verwyder word?
H2S en CO2 se vriespunte is bo -60 grade C. In die koue metanol, sal die gasse vervloei en vries. Dit word dan deur filters verwyder.
Waarvoor word die CO2 gebruik nadat dit uit die metanol oplossing herwin is?
Die CO2 word in brandblussers en gaskoeldranke gebruik.
Verskaf ‘n rede waarom die sintesegas nie ook in metanol oplos nie
H2- en CO-gas se stol- en vriespunte is baie laer as -60 grade C en hlle sal ondervanderd deur die metanol borrel.
Noem voorbeelde van geoksineerde koolwaterstowwe
Geoksineerde koolwaterstowwe bevat almal suurstofatome bv. alkohole, karboksielsure, eters, ketone en amiede.
Sommige van die H2S wat nie in die metanol oplos nie, word uit die mengsel verwyder deur dit met swaweldioksied te laat reageer om swawel en water te vorm. Skryf ‘n vergelyking vir hierdie reaksie.
2H2S(g) + SO2(g) -> 3S(s) + 2H2O(l)
Sommige van die H2S wat nie in die metanol oplos nie, word uit die mengsel verwyder deur dit met swaweldioksied te laat reageer om swawel en water te vorm. Waarom word die swawel wat vorm, weer verbrand om SO2 te vorm?
By SASOL word die swawel weer verbrand om nog SO2(g) te vorm wat dan weer gebruik word om nog H2S te verwyder.
Watter stowwe word uit ammoniak vervaardig?
Kunsmis en plofstof
Waarvoor word propileen gebruik?
Propileen (propeen) ondergaan polimerasie om polipropileen te vorm. Dit is ‘n harde plastiek wat vir kratte, motorbuffers ens. gebruik word.
Verduidelik hoe SA die Fischer-Tropsch proses gebruik om olie uit steenkool en aardgas te berei
Waterstof en koolstofmonoksied wat uit steenkool en aardgas vervaardig word, word by die regte temperatuur en druk in die teenwoordigheid van yster en/of kobalt na C1 tot C20 koolwaterstowwe omgesit.
Wat word bedoel met kraking?
Tydens katalitiese kraking word katalisatore gebruik om die langer koolstofverbindings op te breek.
Die korter koolwaterstofverbindings kan herrangskik en ook met meer waterstof reageer om nuwe verbindings te vorm.
Nuwe verbindings word ook gevorm deur waterstof te verwyder.
Alkane met ‘n hoë molekulêre massa (lang koolwaterstof-kettings) breek dan op in laer alkane en alkene (korter koolwaterstofkettings) wat dan deur fraksionele distillasie geskei word. Kraking vind plaas in die afwesigheid van lug en by hoë temperature.
Stoomkraking is ‘n proses waartydens laer alkane met stoom by hoë temperature gemeng word om alkene te vorm. Bv. etaan word omgesit in eteen deur die etaan met stoom te meng by ‘n hoë temperatuur.
Wat is een van die grootste voordele waar brandstowwe vervaardig word deur kraking van die hoër koolwaterstowwe?
Omdat die olies by SASOL vervaardig word uit CO en H2, bevat dit feitlik geen swawel nie. Die petrol en diesel wat tydens kraking uit die langer koolstofkettings gemaak word, is dus suiwer en sonder swawel.
Watter name word aan eteen en propeen gegee in die industrie?
Etileen en propileen
‘Deur addissie- en kondensasiepolimerisasie word plastieke uit eteen en propeen berei.’ Verduidelik wat bedoel word met hierdie stelling.
Tydens addisiepolemerisasie word dieselfde monomeer bv. politeen by hoë temperatuur en druk in die teenwoordigheid van ‘n katalisator aanmekaar verbind om ‘n polimeer (lang ketting) te vorm. Tydens kondensasie-polemerisasie word twee of meer verskillende monomere gebruik om ‘n polimeer te vorm, maar daar vorm ook ‘n stof soos stoom, ammoniak of ‘n ander molekule (die ‘kondensasie’ produk) wat uit die polimeer ge’skop’ word.
Eteen word met water gemeng en dan in die teenwoordigheid van ‘n katalisator by hoë temperatuur en druk verander in industriële ALKOHOL. Skryf ‘n vergelyking vir hierdie reaksie.
CH2 = CH2 + H2O -> CH3-CH2-OH
Waarvoor word alkohol wat uit olie vervaardig word, in die industrie gebruik.
Industriële alkohol word onder andere gebruik as oplosmiddel vir chemikalieë, in huishoudelike skoonmaakmiddels en om sekere soorte plastieke te maak.
Skryf die vergelyking vir die vorming van etileen uit etaan
CH3 - CH3(g) –PLA–> CH2 = CH2(g) + H2(g)
In feitlik al die prosesse by Sasol word katalisatore gebruik. Noem minstens twee redes waarom daar so baie gebruik gemaak word van verskillende katalisatore.
Vir feitlik alle prosesse by Sasol is katalisatore gebind wat geskik is om die reaksie vinniger en by ‘n laer temperatuur te laat plaasvind. Energie word op hierdie manier bespaar en dus word daar ook bespaar op elektrisiteit.
Noem twee redes waarom lood en loodverbindings uit petrol verwyder moet word.
Giftige looddampe word vrygestel as petrol met loodverbindings in die enjin verbrand word. Lood in petrol vergiftig ook die katalisatore wat in omsetters in die uitlaatstelsels geplaas word.
Waarom bestaan petrol nie net uit lang reguitkettingkoolwaterstowwe nie?
Reguit kettings veroorsaak klopping in die enjin as hulle ontbrand en reguit kettings brand nie egalig nie.
Noem twee maniere waarop enjinklop in motors verminder kan word
- Byvoeging van tetraëtiellood
- en die verhoging van die aantal vertakte alkane (isomerisering) verminder klopping en laat die brandstowwe egaliger brand
Waarom mag daar nie H2S en NH3 in die petrolmengsels wees nie? Skryf vergelykings vir die reaksies wat plaasvind.
Wanneer H2S en NH3 brand word SO2 en NO2 gevorm. Wanneer die SO2 en NO2 in die waterdamp in die lug oplos, word suurreën gevorm.
2H2S(g) + 3O2(g) -> 2SO2(g) + 2H2O(g)
SO2(g) + H2O(l) -> H2SO3(aq)
4NH3(g) + O2(g) -> 4NO(g) + 6H2O(g)
2NO(g) + O2(g) -> 2NO2(g)
3NO2(g) + H2O(l) -> 2HNO3(aq) + NO(g) + CH3
As die reguit ketting C11H24 verhit word in die teenwoordigheid van ‘n katalisator kan dit onder andere omgesit word in 2,2,4-trimetielpentaan en propeen. Watter verandering moet C11H24 ondergaan om hierdie stowwe te vorm?
Die hoër alkane is gekraak om ‘n laer vertakte alkane te vorm. Die stukkie wat afbreek, word tot propeen omvorm.
As die reguit ketting C11H24 verhit word in die teenwoordigheid van ‘n katalisator kan dit onder andere omgesit word in 2,2,4-trimetielpentaan en propeen. Waarvoor kan die twee produkte wat gevorm het, gebruik word?
Die C11 - C13 alkane word as brandstof vir vliegtuie gebruik en propileen word gebruik om plastieke te maak.
Verskaf redes waarom dit gevaarlik is om op enige aanleg van veral SASOL te werk
Sasol is ‘n chemiese industrie en baie van die chemikalieë is plofbaar, giftig en/of korroderend. Werkers is dus blootgestel aan hierdie moontlike gevare as gasse ontsnap of vloeistowwe gemors word.
Aan watter aspekte moet daar volgens jou veral aandag gegee word om die mense wat daar werk te beveilig.
- Almal moet deeglik opgelei word om elk van hierdie krisisse te hanteer
- Beskermende klere moet gedra word en elkeen moet weet hoe om die veiligheidstoerusting te hanteer
