Węglowodory to związki w skład których wchodzą zawsze pierwiastki: węgiel oraz wodór. Do najbardziej użytecznych węglowodorów w przyrodzie należą: ropa naftowa, węgiel kamienny oraz gaz ziemny.

W skład ropy naftowej, mieszaniny różnorodnych węglowodorów wchodzą: cykloalkany, alkany, areny, kwasy tłuszczowe, tioalkohole, fenole, pochodne tiofenów, związki metaloorganiczne, heterocykliczne związki azotowe. Ropa to niezbędny i bardzo ważny surowiec dla branży przemysłowej. Wykorzystywana jest: benzyna, parafina nafta oraz olej smarowy. Ropa naftowa to ciecz oleista o specyficznym zapachu. Nie jest w stanie mieszać się dobrze z wodą. Surowiec ten tworzy złoża biogenne. Dlatego tez nazywana jest często paliwem kopalnym.

Ropa naftowa to ciecz o ciemnobrunatnym zabarwieniu. Jej gęstość wynosi 0,79 - 0,96 g/cm3. Charakteryzuje się charakterystycznym, łatwo rozpoznawalnym zapachem. Ropa naftowa może przybierać także barwę jasną oraz słabo opalizującą. W wodzie surowiec ten nie może ulec rozpuszczeniu.

Skład ropy naftowej jest w dużej mierze uzależniony od obszaru, z którego jest wydobywana. Ropa naftowa ma barwę ciemnobrązową przechodzącą w czarną. Ropa naftowa składa się w głównie z węglowodorów ciekłych, w których mogą być rozpuszczony węglowodory stałe oraz gazowe.

W skład ropy naftowej wchodzą węglowodory stałe, ciekłe oraz lotne. Zawiera także nieznaczne ilości (1%) związków organicznych zawierających tlen w swojej budowie (fenole, kwasy karboksylowe), siarkę (tiofen i jego pochodne oraz tioalkohole), ale także azot (heterocykliczne związki azotowe).

W skład ropy naftowej nie wchodzą ani alkeny, ani alkiny. Zawartość procentowa poszczególnych składników jest uzależniona od pochodzenia ropy naftowej.

W ropie występują 3 typy węglowodorów: areny, cykloalkany oraz alkany.

Podczas destylacji ropy naftowej uzyskujemy kilka frakcji, które różnią się od siebie wartością temperatury wrzenia. Wraz ze wzrostem temperatury destylacji ulegają trudno lotne składniki.

W wyniku procesu destylacji frakcyjnej otrzymujemy:

- eter naftowy, którego gęstość wynosi 0,7g/cm3. W jego skład wchodzą lekkie węglowodory, o krótkich łańcuchach węglowych. Eter jest wykorzystywany jako rozpuszczalnik w czasie ekstrakcji oraz jako benzyna apteczna. Temperatura wrzenia 100-180°C

- benzyna lekka, której gęstość wynosi 0,7-0,75 g/cm3 znalazła zastosowanie jako lecznicza benzyna. Temperatura wrzenia 70°C.

- benzyna ciężka, której gęstość wynosi 0,75 g/cm3 znalazła zastosowanie jako samochodowa benzyna. Temperatura wrzenia 100-150°C

- ligroina (benzyna lakowa). Temperatura wrzenia 100-180°C.

W zależności od typu ropy oraz sposobu wykorzystania destylatu, wartości temperatur wrzenia oraz ich gęstości mogą ulec zmianie.

Rozrywanie wiązań pomiędzy poszczególnymi atomami węgla ma miejsce wtedy, gdy produkty otrzymane w czasie destylacji ropy (te które zawierają wiele atomów węgla- frakcje olejowe) są podgrzewane do temperatury wynoszącej 500°C. Występuje wówczas pęknięcie długiego łańcucha węglowego i w konsekwencji powstają niższe węglowodory o niższych łańcuchach węglowych. Prościej mówiąc, możemy stwierdzić, że z oleju, możemy uzyskać benzynę.

Gdy zastosujemy odpowiedni katalizator kraking może być przeprowadzony już w temperaturach 400-500°C. Katalizatory, które mogą być wykorzystane podczas krakingu to: krzemian magnezu, krzemian glinu, krzemian cyrkonu. Produktem ubocznym krakingu są gazy krakowe, które mogą być wykorzystywane w procesach produkcyjnych paliw lotniczych oraz jako ważne surowce chemiczne. Surowa ropa naftowa zaraz po wydobyciu ulega procesowi destylacji. Surowiec ten wprowadzany jest do pieca destylacyjnego, a następnie jest podgrzewany do temperatury 350°C. Poszczególne składniki wchodzące w skład ropy naftowej różnią się miedzy innymi wartością temperatury wrzenia. Dlatego też substancje te ulęgają rozdzieleniu na poszczególne frakcje. Lżejsze pary przemieszczają się do wyższych partii pieca tam wraz ze wzrostem wysokości temperatura ulega zmniejszeniu. Dochodzi do skroplenia cząsteczek cięższych składników w odpowiednio przygotowanych składnikach. Następnie substancje te spływają do określonych magazynów. W najwyższych partiach występują tylko gazy rafineryjne o najkrótszych łańcuchach węglowych. Po procesie destylacji w celu zwiększenia wydajności przeróbki ropy naftowej oleje ciężkie oraz naftę poddajemy krakingowi. Proces ten polega na ogrzewaniu pod wysokim ciśnieniem oleju ciężkiego oraz nafty. Następuje zerwanie długich łańcuchów węglowych i w konsekwencji tego procesu otrzymujemy węglowodory o krótszych łańcuchach, czyli oleje lekkie oraz benzyna.

Aby bardziej uszlachetnić benzynę, należy zmienić jej skład. Przy zastosowaniu reformingu możemy uzyskać uszlachetnioną benzynę, która będzie miała większe zastosowanie niż benzyna otrzymana bezpośrednio po destylacji ropy naftowej. Proces reformingu to reakcja dehydrocyklizacji i izomeryzacji n-alkanów, ale także odwodornieniu cykloalkanów do arenów (węglowodorów aromatycznych) przy zastosowaniu katalizatora platynowego. W taki sposób liczba oktanowa benzyny zostaje zwiększona do 40 jednostek, ale także możemy w ten sposób otrzymać alkany i areny.

Jakość i typ benzyny możemy określić znając jej liczbę oktanową. Liczba oktanowa to wielkość, która określa jakość benzyny. Im jest ona większa, tym benzyna jest szlachetniejsza i lepsza. Benzyna, która została otrzymana w wyniku destylacji ropy, charakteryzuje się liczba oktanową wynoszącą 50-76. Benzyna po procesie krakingu ma liczbę oktanową równą 90, zaś benzyna po reformingu ma liczbę oktanowa równą 100. Liczba oktanowa może ulec zwiększeniu w wyniku dodania czteroetyloołowiu. Wzrost ten może wynosić około 15-16 jednostek. W wyniku tego procesu powstaje etylina, która może być używana jako paliwo. Jest bardzo toksyczna i trująca.

Kraking może być także stosowany w przypadku nafty. Nafta to żółta, transparentna substancja ciekła z połyskiem niebieskim o specyficznym zapachu. Naftę głównie stosujemy do oświetlenia i jest wykorzystywana w lampach naftowych. Aktualnie może być stosowana jako paliwo w silnikach odrzutowych oraz wysokoprężnych, ale także wykorzystywana jest jako surowiec w procesie otrzymywania benzyny, przy pomoc krakingu oraz reformingu.

Gaz ziemny często towarzyszy ropie naftowej, ale może występować także jako oddzielny składnik na trenach, gdzie niema nawet śladowych ilości ropy. Gaz ziemny możemy podzielić ze względu na budowę na:

- gaz ziemny suchy, który zbudowany jest głównie z metanu oraz etanu;

- gaz ziemny mokry, który zbudowany jest również z metanu oraz etany w przeważającej ilości, ale występują także węglowodory cięższe z tego samego szeregu.

Gaz ziemny to mieszanka węglowodorów gazowych (etan, metan, propan), węglowodorów ciekłych oraz pewnych ilości dwutlenku węgla, azotu, wodoru, siarkowodoru, gazów szlachetnych (argon, hel). Gaz ziemny jest bezwonny, bezbarwny i mniejszą gęstość niż powietrze.

Odbenzynowanie polega na oddzieleniu benzyny od węglowodorów niższych. W ten sposób otrzymujemy gazolinę i gaz suchy. Gazolina poddawana jest stabilizacji oraz destylacji oddzielając węglowodory lżejsze. W taki sposób powstaje gaz płynny oraz gazolina stabilizowana.

Płynny gaz stosowany jest jako bardzo dobry materiał opałowy w gospodarstwach domowych, w zapalniczkach, kuchenkach turystycznych, w spawaniu metali oraz podczas topienia szkła. Gaz ziemny może być wykorzystany w przemyśle w: procesach technologicznych, procesie ogrzewania hal oraz w pomieszczeniach biurowych i produkcyjnych.

Gaz ziemny w gospodarstwach domowych charakteryzuje się prostotą instalacji, które doprowadzają gaz, dużą czystością w czasie eksploatacji, komfortową, całkowitą automatyzacją w czasie procesu spalania. Gaz ziemny w gospodarstwach domowych wykorzystywany jest do: podgrzewania cieczy, przygotowania smacznych posiłków, ogrzewania pomieszczeń mieszkalnych oraz gospodarczych.

Węgiel kamienny jest najpopularniejszym surowcem energetycznym. Może być wykorzystywany bezpośrednio w czasie spalania, ewentualnie po chemicznej przeróbce w celach energetycznych, jest także surowcem w przemyśle chemicznym. Procesy technologiczne stosowane w chemicznej przeróbce węgla kamiennego to: odgazowanie węgla kamiennego w wysokiej temperaturze (np. gazownictwo oraz koksownictwo), odgazowanie węgla kamiennego w niskiej temperaturze (np. wytlewanie), uwodornianie węgla.

Koks to stała substancja, która składa się z węgla, ale także zawiera siarkę (do 1%),wodę (5-10%), śladowe ilości oraz nieznaczne ilości gazowych składników. Koks jest otrzymywany w czasie odgazowania węgla kamiennego i gudronu.

Woda pogazowa to mieszanina złożona z: amoniaku, soli amonowej, pirydyny, fenoli. Jest wykorzystywana w procesie otrzymywania amoniaku oraz siarczanu amonu.

Smoła węglowa to gęsta ciecz o czarnym zabarwieniu i mazistej konsystencji. Złożona jest z: węglowodorów aromatycznych, fenoli, zasad pirydynowych. Wykorzystywana jest do otrzymywania: benzenu, fenolu, toluenu, acenaftenu.

Gaz koksowniczy złożony jest z węglowodorów nasyconych, nienasyconych, aromatycznych. Bardzo cenny surowiec chemiczny.