научно-технический прогресс и высокие темпы развития различных отраслей науки и мировой экономики в XIX-XIX веках привели к резкому увеличению потребления различных полезных ископаемых, среди которых особое место занимала нефть. Добыча сырой нефти началась на берегах Евфрата за 6-4 тысячи лет до нашей эры. Его также использовали в качестве лекарства. Древние египтяне использовали асфальт (окисленное масло) для бальзамирования. Для приготовления строительных растворов использовался нефтяной битум. Нефть была частью «греческого огня». В средние века нефть использовалась в ряде городов Ближнего Востока, южной Италии и др. для освещения использовалось масло.
В начале XIX века в России и в середине XIX века в Америке керосин получался путем сублимации из нефти. Керосин использовался в лампах. До середины XIX века нефть добывалась в небольших количествах из глубоких скважин вблизи естественных выходов на поверхность. Изобретение парового двигателя, а затем дизельного и бензинового, привело к стремительному развитию нефтяной промышленности. Масло — маслянистая, легковоспламеняющаяся жидкость со специфическим запахом, обычно коричневатого цвета с зеленоватым или другим цветом, иногда почти черного цвета, очень редко бесцветная.
Химические элементы и соединения в нефти
Масла состоят в основном из углерода — 79,5 — 87,5 % и водорода — 11,0 — 14,5 % массы нефти. Кроме того, в маслах содержатся еще три элемента — сера, кислород и азот. Их общее количество обычно составляет от 0,5 до 8 %. В низких концентрациях масла содержат следующие элементы: ванадий, никель, железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, бор, мышьяк, калий и другие.
Их суммарное содержание не превышает 0,02 — 0,03 % от массы масла. Эти элементы образуют органические и неорганические соединения, из которых состоит нефть. Кислород и азот присутствуют в маслах только в связанном состоянии. Сера может находиться в свободном состоянии или быть компонентом сероводорода. Углеводородные соединения Сырая нефть содержит около 425 углеводородных соединений. В природных условиях сырая нефть состоит из смеси метана, нафтеновых и ароматических углеводородов. По углеводородному составу все нефти делятся на 1) метан-ночной эфир, 2) нафтен-метан, 3) ароматический ночной эфир, 4) нафтен-ароматический, 5) ароматический метан, 6) метан-ароматический и 7) метан-ароматический ночной эфир.
Каталог :: Химия. Доклад про нефть
... нефтях содержатся преимущественно циклопентан С5Н10, циклогексан С6Н12 и их гомологи. И наконец арены (ароматические ... сланцы, а именно—к классу каустобиолитов. Это замысловатое слово ... газе окислительной газификации, в метан. Тем самым удалось достичь ... Впоследствии, уже в нашем веке, появилась возможность повысить калорийность ... что говорить о сложных полициклических соединениях, в ароматических кольцах ...
Первым в этой классификации является название углеводорода, содержание которого в составе нефти ниже. Нефть также содержит некоторые твердые и газообразные растворенные углеводороды. Количество природного газа в кубических метрах, растворенного в 1 тонне нефти в условиях происхождения, называется газовым фактором. Кроме метана и его газообразных гомологов, нефтяные (сопутствующие) газы содержат пары пентана, гексана и гептана. Гетероуглероды Помимо углеводородов в нефти, существуют химические соединения других классов. Обычно все эти классы сгруппированы в группу гетеросексуальных пар (по-гречески «гетеросексуальные» — другое).
меркаптаны
Основная масса неуглеводородных соединений в маслах
Нефтепродукты
В 1888 году было предложено называть все горючие ископаемые заварным кремобиолитом. Они разделены на две группы: уголь и битум. Битум (лат. «битум» — смола) включает в себя нефть и горючие газы, а также твердые вещества, относящиеся к нефти. В классификации нефтепродуктов выделяются две ветви. Один из них сочетает в себе последовательные заменители масла с нафтеновой основой — асфальтовые минералы. Вторая ветвь включает заменители масла на парафиновой основе — парафиновые минералы. Продукты нефтепереработки на основе нафтена разделены на три группы: асфальтовая группа, асфальтитовая группа и керитовая группа. Первая группа включает в себя солод и асфальтиты. Мальта — черная, очень вязкая смолистая нефть. Они богаты серой и кислородом. Асфальты коричнево-черные или черные вязкие, слегка эластичные или твердые аморфные вещества. Асфальтиты отличаются от асфальтитов более твердыми, хрупкими и обогащенными смолисто-асфальтовыми компонентами. Мальта, асфальты и асфальтиты полностью растворимы в органических растворителях. Кериты (нефтяные угли), напротив, не плавятся и не растворяются в органических растворителях. Основными продуктами парафиновых масел являются озокериты. Это воскоподобные вещества с плотностью менее одной единицы. Они хорошо растворяются в бензине, бензоле, скипидаре и дисульфиде углерода. Они легко воспламеняются и горят ярким дымящимся пламенем. Озокерит — это смесь алканов. Вторичными компонентами являются масла, смолы и асфальтены.
Физические свойства нефти
Главной характеристикой нефти, принесшей ей мировую известность как исключительного источника энергии, является ее способность выделять значительное количество тепла при сгорании. Нефть и ее производные обладают самой высокой теплотой сгорания из всех видов топлива. Теплотворная способность нефти составляет 41 МДж/кг, а бензина — 42 МДж/кг. Важным показателем для нефти является температура кипения, которая зависит от структуры углеводородов, входящих в состав нефти, и составляет от 50 до 550 °C. Нефть, как и любая другая жидкость, закипает при определенной температуре и переходит в газообразное состояние. Различные компоненты масла переходят в газообразное состояние при различных температурах. Например, температура кипения метана составляет -161,5°C, этана -88°C, бутана 0,5°C, пентана 36,1°C.
Спектрометрическое исследование процесса сульфирования отработанного ...
... (невыработанной) части присадок. Окисление является главной причиной, вызывающей химическое изменение масла. Из содержащихся в маслах углеводородов наиболее устойчивы против окисления ароматические, промежуточное положение занимают нафтеновые и ... смолах), а также образующиеся при воздействии тепла и окислителей на угли, нефти и смолы в процессах их переработки. По внешнему виду карбоиды похожи ...
Легкие масла кипят при 50-100°C, тяжелые — при температуре выше 100°C. Разница в температуре кипения углеводородов используется для разделения нефти на температурные фракции. При нагревании нефти до 180-200 °С закипают углеводороды бензиновой фракции, при 200-250 °С — нафту, при 250-315 °С — керосин и газойль и при 315-350 °С — нефть. Остатки представлены смолой. В составе бензиновой и лигроиновой фракций присутствуют углеводороды с 6-10 атомами углерода. Керосиновая фракция состоит из углеводородов с [пик], газонефтяная фракция — [пик] и др. Важным является свойство масел растворять углеводородные газы. До 400 м3 горючих газов можно растворить в 1 м3 масла.
Динамическая вязкость, Динамическая вязкость
Масляная жидкость горючая
Существует две теории о происхождении масла: биогенная и абиогенная. Сторонники первого, органического, считают, что нефть была создана в осадочном чехле земной коры в результате глубокой трансформации животных и растительных организмов, живших миллионы лет назад. Другие — неорганические — утверждают, что нефть в земной мантии образовалась неорганическими средствами. Ответ на этот вопрос даст ответ на другой вопрос: в каких конкретных точках образуется нефть? ОРГАНИЧЕСКИЙ КОНЦЕПТЕНТ Органическая концепция начинает развиваться после того, как Ломоносов создал работу над нефтью. Он писал: «Мы можем проверить происхождение этой горючей подземной материи выращивания вещей по ее легкости». Сторонники органической концепции также спорили о том, что является исходным материалом для нефти: растения или животные. Те, кто утверждал, что и растения, и животные победили. Еще одним спорным моментом было расположение нефти.
Одни ученые считали, что нефть образуется там, где она образуется, другие считали, что нефть образуется в одном месте и накапливается в другом. Вторая точка зрения — победитель. Органическая концепция в ее развитии была основана на геологических наблюдениях. Например, 99,9% известных нефтяных скоплений ограничены осадочными слоями. Поэтому ученые считают, что нефть является продуктом осадочного процесса. Обнаружено, что залежи нефти находятся в линзах проницаемых пород, окруженных непроницаемыми породами.
Интересны результаты исследования осадочных пород. Таким образом, глина содержит в 2-4 раза больше органического вещества, чем песок. Это органическое вещество (ОМ) разделено на три фракции: битумоиды, гуминовые кислоты и кероген. Битумоиды по составу схожи с нефтью в отложениях. Они составляют 10-15% ОМ. Битумоиды состоят из 5-55% углеводородов. Поэтому чем больше углеводородов содержится в отложениях, тем богаче эти породы битумоидами. Битум состоит из 15-20% гуминовых кислот. Нерастворимое осадочное органическое вещество называется керогеном. По своему составу кероген похож на бурый уголь. ОМ составляет 70-80%. Битумоиды с рассеянным ОВ похожи на липоиды, жиры, состоящие из длинных углеродных цепей. Из этого делается вывод, что синтезированные организмами липиды являются источником битума в отложениях. В настоящее время возможность образования углеводородов из липоидов, белков и углеводов может рассматриваться как доказанная. Благодаря своему химическому составу липоиды наиболее близки к соединениям, составляющим масло.
Нефть и ее переработка
... твердые углеводороды (парафин, церезин), получаемые из нефти и продуктов с нею сходственных (горный воск и др.). При этом и все явления, сопровождающие перегонку нефти, полностью объясняются. 3. Нефть и способы ее переработки Происхождение нефти Истоки ...
Некоторые ученые считают, что само механическое накопление углеводородов из живой материи в шлам может привести к образованию нефти. На процесс образования нефти влияют также горные породы. Например, алюмосиликаты, входящие в состав глины, являются катализаторами в процессе нефтедобычи. И именно в глинистых породах преобразуется рассеянный ОМ. Из современной органической позиции масло образуется следующим образом. Океаны и озера населены планктоном. После его вымирания остатки растений и животных организмов падают на дно и образуют толстый слой ила. Затем начинается биохимическая стадия образования нефти. Микроорганизмы перерабатывают белки, углеводы и т.д. с ограниченным доступом к кислороду.
В подростковом возрасте образуется метан, углекислый газ, вода и некоторые углеводороды. Эта стадия происходит всего в нескольких метрах от морского дна. Затем ил уплотняется: происходит диагенез. Химические реакции между веществами начинаются под влиянием температуры и давления. Комплексные вещества разлагаются на более простые. Биохимические процессы исчезают. С увеличением глубины увеличивается содержание рассеянного масла. Так, газ образуется на глубине 1,5 км, а жидкие углеводороды — микронефть — на расстоянии 1,5-8,5 км при температуре от 60 до 160 °С. А на больших глубинах при температуре 150-200 °С образуется метан. Когда ил становится гуще, микронное масло выдавливается в песчаники, расположенные выше. Это процесс первичной миграции. Затем микронное масло движется вверх по склону под действием различных сил. Это вторичная миграция, т.е. время происхождения самого поля.
Инорганический терм
Существует несколько вариантов концепции неорганического происхождения нефти. Наиболее последовательной является минеральная (карбидная) гипотеза Менделеева. Менделеев доказывает, что в происхождении нефти уголь является основным остатком разложения, в то время как в Пенсильвании и Канаде нефть встречается в девонских и силурийских пластах, не содержащих угля. Нефть нельзя добывать и из животных жиров, так как в результате их производства образуется много азотных соединений, которых в нефти всего несколько.
И запасы масла огромны, и для их формирования понадобилось бы много жира. Менделеев считает, что вода, которая проникает глубоко в почву и встречает углеродистое железо, вступает с ней в реакцию и производит оксиды и углеводороды (пары нефти).
Они поднимаются в холодные слои, выделяют масло и, если нет препятствий, поднимаются на поверхность. Сторонники органической концепции признают, что Менделеев «впервые серьезно и научно бросил вызов происхождению нефти». В 1950 году профессором Кудрявцевым была выдвинута магматическая гипотеза нефтяного пласта. Кудрявцев считал, что углеводородные радикалы CH, CH2 и CH3 образуются в земной мантии при высоких температурах. Падение давления приближает их к поверхности земли.
Перспектива развития газовой промышленности
... В настоящее время газовым топливом в быту пользуется 80% населения страны, причем большая часть квартир газифицирована сжиженным газом. Природный газ преимущественно используется промышленностью и в теплоэнергетике, ... заданное давление газа в зависимости от назначения газопроводов. Надежность и безопасность работы и систем газоснабжения в значительной степени зависит от того, насколько хорошо ...
В результате падения температуры радикалы вступают в реакцию друг с другом и с водородом и образуют большое количество простых и сложных углеводородов. Они смешиваются с углеводородами, полученными из окиси углерода и водорода. Из-за огромного перепада давления и перепада давления между нефтью и водой дальнейшее движение углеводородов происходит через трещины, заполненные водой, и приводит их к поверхности или в ловушки (часть природного резервуара, где может быть установлен баланс между газом, нефтью и водой).
Существует также космическая гипотеза о происхождении неорганического масла.
Согласно этой гипотезе, когда Земля охлаждалась и формировалась в планету, она улавливала водород из первичной газообразной материи. Этот водород, достигающий поверхности через глубокие разломы, реагирует с жидким магматическим углеродом, образуя нефтяные углеводороды. Неорганический термин, как и органический, основан на наблюдениях. Известно, например, что около 30 нефтяных месторождений ограничены извергающимися и метаморфическими породами. По оценкам, вулканы ежегодно выбрасывают около 3,3×105 тонн углеводородов. Для доказательства карбидной теории на чугуне применяли соляную и серную кислоту, а также получали водород и смесь углеводородов с запахом нефти. В настоящее время преобладает органическое понятие. Она хуже, более зрелая и более полная в своих суждениях. Внутри неорганической концепции есть несколько гипотез, иногда взаимоисключающих.
Нефть, добываемая непосредственно из скважин, называется сырой нефтью. В различных отраслях экономики используются как сырая нефть, так и различные продукты ее переработки. В настоящее время многие компоненты извлекаются из нефти путем сложной многоступенчатой обработки. При первичной обработке из нефти удаляются пластовые воды и неорганические вещества. Перед дистилляцией в дистилляционной колонне нефть нагревают до 350°C, перед этим из нефти удаляют летучие углеводороды. Первый — это переход в паровое состояние и перегонка углеводородов с небольшим количеством атомов углерода. При повышении температуры смеси дистиллируются углеводороды с более высокой температурой кипения.
При такой дистилляции получают следующие фракции (смесь жидкостей с температурой близкой к точке кипения, полученную в результате первичной дистилляции) 1. бензиновая фракция, собранная при температуре от 40 до 200 °C, содержит углеводороды от [пик] до [пик]; бензин, бензин и т.д. извлекаются путем дальнейшей дистилляции 2. лигроиновая фракция, собранная при 150-250 °C, содержит углеводороды от [пик] до [пик]; нафта используется в качестве топлива для тракторов. 3. керосиновая фракция, собранная при 180-300 °С, содержит углеводороды от [пик] до [пик]; керосин после очистки используется в качестве топлива для тракторов, реактивных самолетов и ракет. 4. газонефтяная фракция, собранная при температуре выше 275 °C; газойль — дизельное топливо — используется в дизельных двигателях. 5. остальное после перегонки нефти — мазут. Мазут — это нефть, состоящая из углеводородов, содержащих до сорока атомов углерода. Температура кипения мазута — выше 350 °С. В процессе его перегонки извлекаются смазочные материалы, парафин и асфальт (битум).
Природные источники углеводородов нефть нефтепродукты. Природные ...
... нефти, Таблица 10.2. Продукты первичной переработки нефти. Фракция Температура кипения, °С Состав Применение Сжиженный газ <30 Углеводороды С 3 -С 4 Газообразное топливо, сырье для химической промышленности Бензиновая 40-200 Углеводороды ...
Смазочные масла — смесь нелетучих жидкостей, получаемая при перегонке мазута в вакууме.
Растрескивание
Масляная перемотка
Тысячи продуктов в настоящее время изготавливаются из нефти. Основными группами являются жидкие виды топлива, газообразные виды топлива, твердые виды топлива (нефтяной кокс), смазочные материалы и специальные масла, парафины и церезины, битум, ароматические соединения, сажа, ацетилен, этилен, нефтяные кислоты и их соли, высшие спирты и др. Продукты нефтепереработки используются в основном в топливно-энергетической отрасли. Например, мазут имеет почти в полтора раза более высокую теплоту сгорания по сравнению с лучшими углями.
Он занимает мало места при сгорании и не выделяет твердые остатки при сгорании. Замена твердого топлива мазутом на тепловых электростанциях, заводах, а также на железнодорожном и водном транспорте обеспечивает огромную экономию ресурсов и способствует быстрому развитию базовой промышленности и транспорта. Энергетическое направление в использовании нефти до сих пор является самым важным в мире. Доля нефти в мировом энергетическом балансе составляет более 46%. Однако в последние годы продукты нефтепереработки все чаще используются в качестве сырья для химической промышленности. Около 8% добываемой нефти используется в качестве сырья для современной химии. Например, этиловый спирт используется примерно в 150 отраслях промышленности.
В химической промышленности используются формальдегид (HCHO), пластмассы, синтетические волокна, синтетический каучук, аммиак, этиловый спирт и др. Продукты нефтепереработки используются также в сельском хозяйстве. В них используются промоторы роста, дезинфицирующие средства для семян, токсичные химикаты, азотные удобрения, мочевина, пленки для очагов и т.д. В машиностроении и металлургии применяются универсальные клеи, пластмассы и детали аппаратов, смазочные масла и т.д. Нефтяной кокс, как анодная масса в электрической флотации, нашел широкое применение.
Прессованная сажа попадает на огнеупорные крышки печей. В пищевой промышленности используются полиэтиленовая упаковка, пищевые кислоты, консерванты, парафин, производятся белково-витаминные концентраты, основным сырьем которых являются метиловые и этиловые спирты, метан. В фармацевтической и парфюмерной промышленности аммиак, хлороформ, формалин, аспирин, вазелин и т.д. производятся из нефтепродуктов. Продукты нефтесинтеза широко используются в деревообрабатывающей, текстильной, кожевенной, обувной и строительной промышленности. Химикализация нефти позволила снизить расходы на питание в технических целях.
Заключение
Вывод Нефть (и газ) в ближайшем будущем останется основой для обеспечения национальной экономики энергией и сырьем для химической промышленности нефти и газа. Многое будет зависеть от успеха поиска, разведки и разработки нефтяных (и газовых) месторождений. Но ресурсы нефти (и газа) по своей природе ограничены. Быстрый рост их добычи в последние десятилетия привел к относительному истощению крупнейших и наиболее удобно расположенных месторождений. В проблеме рационального использования нефти (и газа) важно повысить коэффициент ее полезного использования. Одним из основных направлений в этом отношении является углубление переработки нефти с целью удовлетворения спроса страны на светлые нефтепродукты и нефтехимическое сырье. Другим эффективным направлением является снижение удельного расхода топлива на производство тепловой и электрической энергии, а также повсеместное снижение удельного расхода электрической и тепловой энергии во всех отраслях народного хозяйства.
Нефть, газ и основные продукты их переработки
... и азотистые органические соединения. Сырая нефть обычно не применяется. Для получения из нефти технически ценных продуктов ее подвергают переработке. Первичная переработка нефти заключается в ее перегонке. Перегонку ... 5 до 9 атомов углерода. Лигроин служит топливом для дизельных двигателей, а также растворителем в лакокрасочной промышленности. Большие количества его перерабатывают в бензин. Керосин ...
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/referat/himiya-nefti/
- Нефть и горючие газы Sudo M. M. в современном мире. — М.: Недра, 1983 год.
- Химия. Иллюстрированный школьный справочник. — М.: Росман, 1994.
- Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Органическая химия: учебник для 10 классов. шк. — М.: Просвещение, 1993.
- Хомченко И.Г. Общая химия — 1994.
