В лучшем сорте угля—антраците, например, на углерод приходится 94%. Остальное достается водороду, кислороду и некоторым другим элементам.
Специалист, правда, непременно добавит, что чистого угля в природе практически не бывает: его пласты всегда засорены пустой породой, различными вкраплениями и включениями… Но в данном случае мы ведь говорим не о пластах, месторождениях, а лишь об угле как таковом.
В нефти содержится почти столько же углерода, сколько и в каменном угле—около 86%, а вот водорода побольше— 13% против 5—6% в угле. Зато кислорода в нефти совсем мало—всего 0,5%. Кроме того, в ней есть также азот, сера и другие минеральные вещества.
Такая общность по элементному составу, конечно, не могла пройти незамеченной для ученых. И потому нефть вместе с газом относят к тому же классу горных пород, что и уголь (антрацит, каменный и бурый), торф и сланцы, а именно—к классу каустобиолитов.
Это замысловатое слово составлено из трех греческих слов: kaustikos—жгучий, bios—жизнь и lithos—камень. Можете теперь перевести сами.
— Название не совсем точное,—возможно, заметите вы.— Как это к классу камней, пусть органического происхождения, пусть даже и горючих, можно отнести жидкую нефть, а тем более природный газ?…
Замечание вполне резонное. Однако, наверное, вы удивитесь еще больше, когда узнаете, что нефть специалисты относят к минералам (хотя латинское слово minera означает “руда”).
Вместе с газом она относится к числу горючих полезных ископаемых. Так уж сложилось исторически, и не нам с вами эту классификацию менять. Просто давайте иметь в виду, что минералы бывают не только твердыми.
В химическом отношении нефть—сложнейшая смесь углеводородов, подразделяющаяся на две группы—тяжелую и легкую нефть. Легкая нефть содержит примерно на два процента меньше углерода, чем тяжелая, зато, соответственно, большее количество водорода и кислорода.
Главную часть нефтей составляют три группы углеводородов—алканы, нафтены и арены.
Алканы (в литературе вы можете также столкнуться с названиями предельные углеводороды, насыщенные углеводороды, парафины) химически наиболее устойчивы. Их общая формула СnН2n + 2. Если число атомов углерода в молекуле не более четырех, то при атмосферном давлении алканы будут газообразными. При 5—16 атомах углерода это жидкости, а свыше—уже твердые вещества, парафины.
К нафтенам относят алициклические углеводороды состав СnН2n, СnН2n — 2 и СnН2n — 4. В нефтях содержатся преимущественно циклопентан С5Н10, циклогексан С6Н12 и их гомологи. И наконец арены (ароматические углеводороды).
Состав нефти и классификация
... природу нефтей и определяют возможные направления переработки. Например, в основу классификации, отражающей химический состав, положено преимущественное содержание в нефти какого-либо одного или нескольких классов углеводородов. Различают ... относят метан СН 4 , этан С2 Н6 , структурное строение которых показано на рис.2.1, пропан С3 Н8 , бутан и изобутан, имеющие формулу С4 Н10 . Для углерода ...
Они значительно беднее водородом, соотношение углерод/водород в аренах самое высокое, намного выше, чем в нефти в целом. Содержание водорода в нефтях колеблется в широких пределах, но в среднем может быть принято на уровне 10—12%, тогда как содержание водорода в бензоле 7,7%. А что говорить о сложных полициклических соединениях, в ароматических кольцах которых много ненасыщенных связей углерод—углерод! Они составляют основу смол, асфальтенов и других предшественников кокса, и будучи крайне нестабильными, осложняют жизнь нефтепереработчикам.
Посмотрите, как устроены молекулы пентана C5h22, циклогексана C6h22 и бензола С6Н6—типичных представителей каждого и этих классов:
Кроме углеродной части в нефти имеются асфальто-смолистая составляющая, порфирины, сера и зольная часть.
Асфальто-смолистая часть—темное плотное вещество, которое частично растворяется в бензине. Растворяющуюся часть называют асфальтеном, а нерастворившуюся, понятно, смолой.
Порфирины—особые органические соединения, имеющие своем составе азот. Многие ученые полагают, что когда-то oни образовались из хлорофилла растений и гемоглобина животных.
Серы в нефти бывает довольно много—до 5%, и она приносит немало хлопот нефтяникам, вызывая коррозию металлов.
И, наконец, зольная часть. Это то, что остается после сжигания нефти. В золе обычно содержатся соединения железа, никеля, ванадия и некоторых других веществ. Об их использовании подробно – в четвёртом номере рассылки (в разделе “А знаете ли вы, что…”).
К сказанному, пожалуй, можно добавить, что и геологический сосед нефти—природный газ—тоже непростое по своему составу вещество. Больше всего—до 95% по объему—в этой смеси метана. Присутствуют также этан, пропан, бутаны и другие алканы—от C5 и выше. Более тщательный анализ, проведенный в последние годы, позволил обнаружить в природном газе и небольшие количества гелия.
Использование природного газа началось давно, но осуществлялось поначалу лишь в местах его естественных выходов на поверхность. В Дагестане, Азербайджане, Иране и других восточных районах с незапамятных времен горели ритуальные “вечные огни”, рядом с ними процветали за счет паломников храмы.
Позже отмечены случаи применения природного газа, получаемого из пробуренных скважин или из колодцев и шурфов, сооружаемых для разных целей. Еще в первом тысячелетии нашей эры в китайской провинции Сычуань при бурении скважин на соль было открыто газовое месторождение Цзылюцзынь. Практичные люди из Сычуаня довольно скоро научились использовать этот газ для выпаривания соли из рассола. Вот вам пример типично энергетического применения.
В течение многих столетий человек использовал такие подарки природы, но промышленным освоением эти случаи не назовешь. Лишь в середине XIX столетия природный газ становится технологическим топливом, и одним из первых примеров можно привести стекольное производство, организованное на базе месторождения Дагестанские Огни. Кстати, в настоящее время более 60% стекольного производства базируется на использовании в качестве технологического топлива именно природного газа.
Природные источники углеводородов нефть нефтепродукты. Природные ...
... Первичная переработка 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 ... соединения, не встречающиеся в природе, но необходимые человеку. Общую схему использования природных сырьевых источников для основного органического и нефтехимического синтеза можно представить ...
Вообще говоря, преимущества газового топлива стали очевидны довольно давно, пожалуй, с момента появления промышленных процессов термической (без доступа воздуха) деструкции твердых топлив. Развитие металлургии привело к замене примитивных смолокурен коксовыми печами. Коксовому газу быстро нашлось бытовое применение—появились газовые рожки для освещения улиц и помещений. В 1798 году в Англии было устроено газовое освещение главного корпуса мануфактуры Джеймса Уатта, а в 1804 году образовалось первое общество газового освещения. В 1818 году газовые фонари осветили Париж. И очень скоро коксование стали применять для получения не столько металлургического кокса, сколько сначала светильного, а потом и бытового газа. Газификация быта стала синонимом прогресса, процессы газификации топлива совершенствовались, а получаемый газ стали все чаще называть “городским газом”.
Интересно отметить, что совершенствование пирогенетической технологии шло по пути более полного использования топливного потенциала. При сухой перегонке типа коксования в газ переходит ие более 30—40% теплоты топлива. При окислительной газификации с добавлением кислорода, воздуха, водяного пара можно добиться перевода в газ до 70—80% и более потенциальной теплоты. Практически при газификации твердого топлива в зольном остатке органических соединений не остается.
Однако у газа, получаемого при окислительной газификации, теплота сгорания ниже, чем у газа при коксовании. Поэтому при производстве городского газа комбинировали процессы коксования с газификационными. Впоследствии, уже в нашем веке, появилась возможность повысить калорийность бытового газа, включив в схему газификации операцию каталитического метанирования—превращения части оксида углерода и водорода, содержащихся в газе окислительной газификации, в метан. Тем самым удалось достичь необходимой для нормальной работы горелок теплоты сгорания получаемого бытового газа не менее 16,8 Мдж/M3 (4000 ккал/м3).
Итак, газ заменил другие виды топлива сначала для освещения, затем для приготовления пищи, отопления жилищ. Но почти столетие для этих целей использовался практически только искусственный газ, полученный из твердых топлив. А что же природный газ? Самый дешевый, самый удобный, самый доступный… Стоп! Вот в этом-то и загвоздка.
Дело в том, что всерьез стали искать и разрабатывать месторождения природного газа в 20-х годах нашего века. И лишь в 30-х годах техника бурения на большие глубины (до 3000 м и более) позволила обеспечить надежную сырьевую базу газовой промышленности.
Развитию новой отрасли помешала вторая мировая война. Тем не менее уже в 1944 году начались изыскательские работы по прокладке первого промышленного газопровода Саратов— Москва. Это был первенец, за которым в 50-х годах последовали Дашава—Киев, Шебелинка—Москва. В следующие десятилетия весь Советский Союз пересекли мощные трассы, по которым в настоящее время передаются огромные количества природного, газа. Именно поэтому газ становится постепенно энергоносителем номер один для коммунально-бытовых нужд и промышленных энергетических установок. Доля природного газа превысила 60-процентный рубеж в энергетике производства цемента, стекла, керамики, других строительных материалов, приближается к 50% в металлургии и машиностроении. Применение природного газа в стационарных энергетических установках позволяет с учетом снижения расхода на собственные нужды электростанций увеличить их КПД на 6—7%, повысить производительность на 30% и более. Особенно эффективно применение природного газа на энергоустановках малой производительности, в первую очередь на так называемых пиковых мощностях. Там относительный эффект замены жидких и твердых топлив выше.
Нефть, природный и попутный нефтяной газ и каменный уголь
... нефти образуются непредельные углеводороды, которые находят широкое применение в промышленном органическом синтезе Природный и попутный нефтяной газы Природный газ. В состав природного газа входит в основном метан (около 93%). Кроме метана природный газ содержит еще и ...
По перечисленным причинам мы наблюдаем постоянное увеличение доли природного газа в топливно-энергетическом балансе многих стран. Но вот что удивительно. Газификация твердых и жидких топлив по-прежнему развивается если не количественно то качественно. Даже в таких благополучных по ресурсам природного газа России и США, не говоря уж о Западной Европе, бедней с этой точки зрения.
Происхождение нефти
Про уголь, вы, верно, уже знаете. Точка зрения на этот счет довольно устоявшаяся: он образовался (и продолжает образовываться) из остатков буйной вечнозеленой растительности, покрывавшей некогда всю планету, включая даже нынешние районы вечной мерзлоты, и занесенной сверху обычными горными породами, под воздействием давления недр и при недостатке кислорода.
Логично предположить, что и нефть была изготовлена по аналогичному рецепту на той же кухне природы. К XIX веку споры, в основном, сводились к вопросу, что послужило исходным материалом, сырьем для образования нефти: остатки растений или животных?
Немецкие ученые Г. Гефер и К. Энглер в 1888 году поставили опыты по перегонке рыбьего жира при температуре 400 °С и давлении порядка 1 МПа. Им удалось получить и предельные углеводороды, и парафин, и смазочные масла, в состав которых входили алкены, нафтены и арены.
Позднее, в 1919 году, академик Н. Д. Зелинский провел похожий опыт, но исходным материалом послужил органический ил растительного происхождения—сапропель—из озера Балхаш. При его переработке удалось получить бензин, керосин, тяжелые масла, а также метан…
Так опытным путем была, казалось бы, доказана теория органического происхождения нефти. Какие же тут могут быть еще сложности?…
Но с другой стороны, в 1866 году французский химик М. Бертло высказал предположение, что нефть образовалась в недрах Земли из минеральных веществ. В подтверждение своей точки зрения он провел несколько экспериментов, искусственно синтезировав углеводороды из неорганических веществ.
Десять лет спустя, 15 октября 1876 года, на заседании Русского химического общества выступил с обстоятельным докладом Д.. И. Менделеев. Он изложил свою гипотезу образования нефти. Ученый считал, что во время горообразовательных процессов по трещинам-разломам, рассекающим земную кору, вглубь поступает вода. Просачиваясь в недра, она в конце концов встречается с карбидами железа, под воздействием окружающих температур и давления вступает с ними в реакцию, в результате которой образуются оксиды железа и углеводороды, например этан. Полученные вещества по тем же разломам поднимаются в верхние слои земной коры и насыщают пористые породы. Так образуются газовые и нефтяные месторождения.
В своих рассуждениях Менделеев ссылался на опыты по получению водорода и ненасыщенных углеводородов путем воздействия серной кислоты на чугун, содержащий достаточное количество углерода.
Первичная миграция нефти и газа
... основе научных данных, представленных в литературе, рассмотреть основные концепции происхождения нефти и газа, дать общее описание миграции углеводородов в земной коре, видов миграции, факторов, ее обуславливающих. В работе особое внимание уделено первичной миграции и одному из важнейших вопросов ...
Правда, идеи “чистого химика” Менделеева поначалу не имели успеха у геологов, которые считали, что опыты, проведенные в, лаборатории, значительно отличаются от процессов, происходящих в природе.
Однако неожиданно карбидная или, как ее еще называют, абиогенная теория о происхождении нефти получила новые доказательства—от астрофизиков. Исследования спектров небесных тел показали, что в атмосфере Юпитера и других больших планет, а также в газовых оболочках комет встречаются соединения углерода с водородом. Ну, а раз углеводороды широко распространены в космосе, значит в природе все же идут и процессы синтеза органических веществ из неорганики. Но ведь именно на этом предположении и построена теория Менделеева.
Итак, на сегодняшний день налицо две точки зрения на природу происхождения нефти. Одна—биогенная. Согласно ей, нефть образовалась из остатков животных или растений. Вторая теория—абиогенная. Подробно разработал ее Д. И. Менделеев, предположивший, что нефть в природе может синтезироваться из неорганических соединений.
И хотя большинство геологов придерживается все-таки биогенной теории, отзвуки этих споров не затихли и по сей день. Уж слишком велика цена истины в данном случае. Если правы сторонники биогенной теории, то верно и опасение, что запасы нефти, возникшие давным-давно, вскоре могут подойти к концу. Если же правда на стороне их оппонентов, то вероятно, эти опасения напрасны. Ведь землетрясения и сейчас приводят к образованию разломов земной коры, воды на планете достаточно, ядро ее, по некоторым данным, состоит из чистого железа… Словом, все это позволяет надеяться, что нефть образуется в недрах и сегодня, а значит, нечего опасаться, что завтра она может кончиться.
Давайте посмотрим, какие доводы приводят в защиту своих точек зрения сторонники одной и другой гипотез.
Но прежде несколько слов о строении Земли. Это поможет нам быстрее разобраться в логических построениях ученых. Упрощенно говоря. Земля представляет собой три сферы, расположенные внутри друг друга. Верхняя оболочка—это твердая земная кора. Глубже расположена мантия. И наконец, в самом центре—ядро. Такое разделение вещества, начавшееся 4,5 миллиарда лет тому назад, продолжается и по сей день. Между корой, мантией и ядром осуществляется интенсивный тепло- и массообмен, со всеми вытекающими отсюда геологическими последствиями—землетрясениями, извержениями вулканов, перемещениями » материков…
Парад неоргаников
Первые попытки объяснить происхождение нефти относятся еще ко временам античности. Сохранилось, например, высказывание древнегреческого ученого Страбона, жившего около 2000 лет тому назад: “В области аполлонийцев есть место под названием Нимфей,—писал он,—это скала, извергающая огонь, а под ней текут источники теплой воды и асфальта, вероятно, от сгорания асфальтовых глыб под землей…”
Страбон объединил в целое два факта: извержение вулканов и образование асфальтов (так он называл нефть).
И… ошибся! В упомянутых им местах нет действующих вулканов. Не было их и двадцать столетий назад. То, что Страбон принял за извержения, на самом деле—выбросы, прорывы подземных вод (так называемые грязевые вулканы), сопровождающие выходы нефти и газа на поверхность. И в наши дни подобные явления можно наблюдать на Апшероне и Таманском полуострове.
Нефть и газ. Их происхождение. Бурение и добыча нефти и газа
... Таблица 3. ЗАПАСЫ НЕФТИ И ГАЗА И ДОБЫЧА НЕФТИ, Разведанные запасы на начало 1996, Добыча нефти Нефть, млн.т Газ, млрд. м 3 ... производят не только индивидуальные углеводороды, но и многие химические производные этих углеводородов. Природный газ называется «сухим», если почти ... что нефть обычно находится в пористых осадочных породах (таких, как известняки и глины) невулканического происхождения, хотя ...
Впрочем, несмотря на ошибку, в рассуждениях Страбона было здравое зерно—его толкование происхождения нефти имело под собой материалистическую почву. Эта линия прервалась надолго. Лишь в 1805 году, основываясь на собственных наблюдениях, сделанных в Венесуэле, на описаниях извержения Везувия, известный немецкий естествоиспытатель А. Гумбольдт снова возвращается к материалистической точке зрения. “… Мы не можем сомневаться в том,—пишет он,—что нефть представляет продукт перегонки на громадных глубинах и происходит из примитивны горных пород, под которыми покоится энергия всех вулканических явлений”.
Неорганическая теория происхождения нефти выкристаллизовывалась постепенно (вспомним, в частности, опыты Бертло), и к тому моменту, когда Менделеев выдвинул свою теорию карбидного происхождения нефти, неорганики накопили достаточно экспериментальных фактов и рассуждений. И последующие годы добавляли в их копилку новые сведения.
В 1877—1878 годах французские ученые, воздействуя соляной кислотой на зеркальный чугун и водяными парами на железо при белом калении, получили водород и значительное количеству углеводородов, которые даже по запаху напоминали нефть.
Кроме вулканической гипотезы у сторонников абиогенного происхождения нефти есть еще и космическая. Геолог В. Д. Соколов в 1889 году высказал предположение, что в тот далекий период, когда вся наша планета еще представляла собой газовый сгусток, в составе этого газа присутствовали и углеводороды. (Помните, что в атмосфере некоторых планет были обнаружены соединения углерода с водородом.) По мере охлаждения раскаленного газа и перехода его в жидкую фазу, углеводороды постепенно растворялись в жидкой магме. Когда же из жидкой магмы стала образовываться твердая земная кора, она, согласно законам физики, уже не могла удержать в себе углеводороды, Они стали выделяться по трещинам в земной коре, поднимались в верхние ее слои, сгущаясь и образуя здесь скопления нефти и газа.
Уже в наше время обе гипотезы—вулканическая и космическая—были объединены в единое целое новосибирским исследователем В. Сальниковым. Он использовал предположение, что некогда у Земли кроме Луны был еще один спутник. Эта планетка, имевшая в своем составе большое количество углеводородов, находясь на чересчур низкой орбите, постепенно тормозилась о верхние слои атмосферы и в конце концов упала на Землю как это происходит с искусственными спутниками. Резкий толчок активизировал вулканическую и горообразовательную деятельность. Миллиарды тонн вулканического пепла, мощнейшие грязевые потоки завалили принесенные из космоса углеводороды, похоронили их в глубоких недрах, где под действием высоких температур и давлений они превратились в нефть и газ.
В качестве обоснования для своих выводов Сальников указывает на необычное расположение месторождений нефти и газа. Соединив между собой крупные зоны обнаруженных месторождений, он получил систему параллельных синусоидальных линий, которая, по его мнению, весьма напоминает проекции траекторий искусственных спутников Земли…
Но мы чуточку забежали вперед. Наш рассказ о неорганических гипотезах образования нефти ни в коем случае нельзя будет считать полным, если мы забудем упомянуть известного ленинградского геолога-нефтяника Н. А. Кудрявцева. В 50-е годы он собрал и обобщил огромный геологический материал по нефтяным и газовым месторождениям мира.
По геологии нефти и природных газов
... газа. Гетероэлементы в нефтях Помимо УВ в нефтях содержатся разнообразные соединения, зачастую имеющие в составе углерод или углеводородные циклы. Количество неуглеводородных соединений возрастает от легких нефтей к тяжелым. Эти вещества ... трещиноватым породам, просачиваться через более плотные породы; перемещаются растворенными в воде. 1) Растворимость газов (при небольших давлениях – до 5 МПа – ...
Прежде всего Кудрявцев обратил внимание на то, что многие месторождения нефти и газа обнаруживаются под зонами глубинных разломов земной коры. Сама по себе такая мысль не была новой: на это обстоятельство обратил внимание еще Д. И. Менделеев. Но Кудрявцев намного расширил географию применения таких выводов, глубже обосновал их.
Например, на севере Сибири, в районе так называемого Мархининского вала, очень часто встречаются выходы нефти на поверхность. На глубину двух километров все горные породы буквально пропитаны нефтью. В то же время, как показал анализ, количество углерода, образовавшегося одновременно с породой, чрезвычайно невелико—всего 0,02—0,4%. Но по мере удаления от вала количество пород, богатых органическими соединениями, возрастает, а вот количество нефти резко уменьшается.
На основании этих и других данных Кудрявцев утверждает, что нефтегазоносность Мархининского вала скорее всего связана не с органическим веществом, а с глубинным разломом, который и поставляет нефть из недр планеты.
Подобные же образования имеются в других регионах мира. Скажем, в штате Вайоминг (США) жители издавна отапливают дома кусками асфальта, который они берут в трещинах горных пород соседних Медных гор. Но сами по себе граниты, из которых состоят эти горы, не могут накапливать нефть и газ. Эти полезные ископаемые могут поступить только из земных глубин по образовавшимся трещинам.
Более того, найдены следы нефти в кимберлитовых трубках— тем самых, в которых природа осуществила синтез алмазов. Такие каналы взрывного разлома земной коры, образовавшиеся в результате прорыва глубинных газов и магмы, могут оказаться вполне подходящим местом и для образования нефти и газа.
Обобщив эти и множество других фактов, Кудрявцев создал свою магматическую гипотезу происхождения нефти. В мантии Земли под давлением и при высокой температуре из углерода и водорода сначала образуются углеводородные радикалы СН, Ch3 и СН3. Они движутся в веществе мантии от области высокого к области низкого давления. А так как в зоне разломов перепад давлений особенно ощутим, углеводороды и направляются в первую очередь именно сюда. Поднимаясь в слои земной коры, углеводороды в менее нагретых зонах реагируют друг с другом и с водородом, образуя нефть. Затем образовавшаяся жидкость может перемещаться как вертикально, так и горизонтально по имеющимся в породе трещинам, скапливаясь в ловушках.
Исходя из этих теоретических представлений, Кудрявцев советовал искать нефть не только в верхних слоях, но и глубже. Этот прогноз блестяще подтверждается, и глубина бурения с каждым годом возрастает.
Незадолго до своей кончины, в одной из последних статей, посвященных неорганическому синтезу углеводородов, Кудрявцев писал: “Сторонники этой гипотезы, которых становится все больше, уверены, что именно за ней будущее…” И действительно, в Ленинграде, Киеве, Львове образовались целые научные коллективы, продолжающие развитие идей своего учителя.
В середине 60-х годов удалось ответить на такой важный вопрос: “Почему столь “нежные” углеводородные соединения, из которых состоит нефть, не распадаются в недрах Земли на, химические элементы при высокой температуре?” Действительно, такое разложение вполне можно наблюдать даже в школьной лаборатории. На подобных реакциях зиждется деструктивная переработка нефти. Оказалось, что в природе дело обстоит как раз наоборот—из простых соединений образуются сложные…! Математическим моделированием химических реакций доказано, что подобный синтез вполне допустим, если к высоким температурам мы добавим еще и высокие давления. То и другое, как известно, в избытке имеется в земных недрах.
Происхождение нефти и газа, их состав
... Происхождение нефти и газа 1.1 Современный взгляд Вопросы об исходном веществе, из которого образовалась нефть, о процессах нефтеобразования и формирования нефти ... воздействия серной кислоты на чугун, содержащий достаточное количество углерода. Правда, идеи "чистого химика" Менделеева поначалу не ... например этан. Полученные вещества по тем же разломам поднимаются в верхние слои земной коры и насыщают ...
Интересную гипотезу выдвинула группа московских ученых из Всесоюзного научно-исследовательского института ядерной геологии и геофизики. Они рассматривают горные породы как твердую смесь, состоящую из зерен и пластин минералов. При подвижках земной коры во время землетрясений и других сейсмических процессов составные части породы трутся друг о друга, накапливая статическое электричество. При содействии этого электричества и протекают электрохимические реакции образования нефти.
Audiatur et altera pars
Для тех, кто недостаточно знает латынь, переведем заголовок; это юридическая формула, означающая: “Пусть будет выслушана и другая сторона”.
В ученом споре, за которым мы следим, другая сторона—это адепты биогенной теории.
Хронология и историческая справедливость требуют упомянуть о бытовавшем в средние века мнении, что нефть образовалась в раю и представляет собой остатки той благодатной почвы, на которой некогда произрастали райские кущи.
На этом начальном уровне приходится признать превосходство “неоргаников”—рассуждения Страбона выглядят весьма солидно по сравнению с этой анекдотической “теорией”.
Но биогенной теории придерживались многие серьезные отечественные и зарубежные ученые. Академик В. И. Вернадский, основоположник современной геохимии нефти, еще в начале века писал: “Организмы, несомненно, являются исходным веществом нефтей.”
Чтобы не заниматься длинным перечислением имен и фактов, давайте предоставим слово на нашей заочной научной конференции сразу академику И. М. Губкину. В своей книге “Учение о нефти”, впервые увидевшей свет в 1932 году, он наиболее обстоятельно и полно подвел научный итог тогдашней истории нефтяного и газового дела.
В качестве исходного вещества для образования нефти Губкин рассматривал уже знакомый нам сапропель—битуминозный ил растительно-животного происхождения. В прибрежной полосе моря, где жизнь особенно активна, происходит сравнительно быстрое накапливание этих органических остатков. Через какое-то время они перекрываются более молодыми отложениями, которые предохраняют ил от окисления. Дальнейшие процессы вдут уже без доступа кислорода под воздействием анаэробных бактерий.
По мере погружения пласта, обогащенного органическими остатками, под воздействием последующего наноса и тектонических перемещений в глубину, в нем возрастают температуры и давления. Эти процессы, которые впоследствии получили название катагенеза, и приводят в конце концов к преобразованию органики в нефть.
Взгляды Губкина на образование нефти лежат в основе современной гипотезы ее органического происхождения. В наше время многие ее положения расширены и дополнены. Так, скажем, долгое время считалось, что первоначальное накопление органических веществ обязательно должно идти в океане. Но, видимо, нефть может формироваться и в континентальной обстановке, ведь в болотах, озерах, реках достаточно органического вещества.
Детально рассмотрен и сам процесс формирования нефтяных месторождений. Выделяют пять основных стадий осадконакопления и преобразования органических остатков в нефть.
Первая стадия: в осадок, образующийся в море или в пресном водоеме, вносятся органические вещества с небольшим количеством углеводородов нефтяного ряда, синтезированных живыми организмами.
Вторая стадия: накопленный на дне осадок преобразуется, уплотняется, частично обезвоживается. При этом часть вещества разлагается с выделением диоксида углерода, сероводорода, аммиака и метана. Словом, получается картина, частенько наблюдаемая на болотах.
Третья стадия: биохимические процессы постепенно затихают. Сравнительно небольшая температура земных недр на данной глубине (порядка 50° С) определяет и низкую скорость реакций. Концентрация битумов и нефтяных углеводородов возрастает слабо, в составе газовых компонентов преобладает диоксид углерода.
Четвертая стадия: осадок погружается на глубину 3—4 километров, окружающие температуры возрастают до 150° С. Происходит отгонка нефтяных углеводородов из рассеянного органического вещества в пласт. Попав в проницаемые породы-коллекторы, нефть начинает новую жизнь, образует промышленные залежи. .
И наконец, пятая стадия: на глубине 4,5 километра и более при температурах свыше 180° С органическое вещество прекращает выделение нефти и продолжает генерировать лишь газ.
Кроме температуры и давления в природных процессах принимает участие и электричество. Член-корреспондент АН СССР А. А. Воробьев выдвинул предположение, что в развитии нашей планеты немалую роль играли именно электрические процессы. По его мнению, горные породы обладают гораздо большими диэлектрическими свойствами, чем атмосфера. А если так, то грозы могут бушевать не только над, но и под землею!
В результате сильных электрических разрядов возникают частицы плазмы, которые обладают высокой химической активностью. Это обстоятельство, в свою очередь, создает предпосылки для протекания таких реакций, которые невозможны при обычных условиях. По мнению Воробьева, метан, выделяющийся из органических соединений, при воздействии подземного электрического разряда может подвергнуться частичному дегидрированию то есть потерять некоторую долю водорода. В результате образуются свободные углеводородные радикалы СН, СН2 и СН3. Соединяясь между собой, они образуют ацетилен, этилен и другие углеводороды, входящие в состав нефти.
Одним из основных механизмов электризации горных пород, согласно рассуждениям Воробьева, является трение в месте контакта горных пород при взаимном перемещении в ходе тектонических процессов. Таким образом, процессы трещинообразования в земной коре могут способствовать превращению механической энергии в электрическую.
И представьте себе, эти весьма неожиданные рассуждения нашли подтверждение в геологической практике! Еще в 1933 году было отмечено, что формы облаков в зонах разломов земной коры резко отличаются от облаков в тех местах, где трещин нет. Современные геофизические приборы указывают, что в приземном слое воздуха над зонами разломов земной коры увеличена электропроводимость.
Расскажем еще об одной интересной гипотезе. В соответствии с ней, нефть образуется также из органических остатков, затянутых вместе с океаническими осадками в зону, где происходил поддвиг океанической плиты под континентальную. Говоря другими словами, существуют тектонические процессы, которые позволяют органическим веществам оказываться на весьма больших глубинах. При этом механизм затягивания осадков в зону поддвига жестких плит аналогичен механизму попадания жидких смазочных масел в зазоры между трущимися жесткими деталями в различных технических устройствах и машинах.
Ну а дальше образовавшаяся нефть может подвергаться различным воздействиям. Например, под тяжестью литосферного выступа, наползающей с материка плиты углеводороды могут быть “выжаты” из осадочных пород и активно мигрировать в сторону от наддвига. Этим эффектом “горячего утюга” может быть объяснено формирование больших залежей нефти на сравнительно небольшой площади, как в районе Персидского залива.
В результате затягивания органических веществ в мантию, их последующей переработки и выброса образовавшихся углеводородов геотермальными водами в верхние слои земной коры их обнаруживают в вулканических газах во время извержений.
Такая теория, учитывающая глобальную тектонику плит земной коры, оказалась весьма продуктивной и с практической точки зрения. В США, к примеру, в последние годы начали бурить в так называемых поднаддвиговых зонах Скалистых гор. И здесь были обнаружены как нефтяные, так и газовые месторождения. А ведь по старым, классическим меркам их здесь быть не должно.
В 1980 году в штате Вайоминг поисковая скважина на глубине 1888 метров вошла в докембрийский фундамент, сложенный из гранита. Затем в скальных породах геонефтеразведчики прошли еще 2700 метров и обнаружили осадочные отложения мелового периода. Необъяснимое, казалось бы, чередование пород разного геологического возраста объяснялось весьма просто: на осадочные породы в свое время была надвинута плита гранита.
Бурение было продолжено, и на глубинах 5,5 километров разведчики обнаружили промышленные залежи газа. К настоящему времени в Скалистых горах ведется уже промышленная разработка, а прогнозные запасы оцениваются в 2,8 миллиарда тонн условного топлива! Месторождение уникальное!
В Советском Союзе также имеются поднаддвиговые зоны—в Карпатах, на Урале, Кавказе, в Сибири. Не исключено, что эти зоны былых геологических катаклизмов тоже таят богатейшие запасы нефти и газа.
Стоит ли спорить?
Итак, как видите, обе точки зрения достаточно продуктивны, обе опираются не только на логические заключения, но и на реальные факты. Что же, надо спорить дальше? Вряд ли… Интересную точку зрения на этот счет высказывает известный советский геолог В. П. Гаврилов.
“Спор можно разрешить,—пишет он,—если проследить круговорот углерода в природе. Одним из первых, кто предпринял успешную попытку представить глобальный процесс круговорота углерода в природе, был В. И. Вернадский. Он считал, что углерод и его соединения, которые участвуют в строении нефти, газа, каменного угля и других пород, являются частью глобальной геохимической системы круговорота в земной коре…”
Что же, давайте проследим путь, который проделывают углерод и его соединения в природе.
Наиболее распространенным из таких соединений является диоксид углерода. Масса этого вещества в атмосфере оценивается астрономической цифрой 4
- 1011 тонн! В процессе выветривания и фотосинтеза ежегодно из атмосферы поглощается более 8
— 108 тонн СО2. Если бы не было механизма кругооборота, то за несколько тысяч лет углерод полностью исчез бы из атмосферы, оказался “захороненным” в горных породах. По современным оценкам, масса диоксида углерода, “спрятанного” в горных породах, примерно в 500 раз превышает его запасы в атмосфере.
Еще одним переносчиком углерода является метан. Его в атмосфере тоже немало—около 5
— 109 тонн. Однако из атмосферы происходит утечка метана в стратосферу и далее в космическое пространство. Кроме того, метан расходуется и в результате фотохимических реакций. Продолжительность существования молекулы метана в атмосфере в среднем составляет 5 лет.
Следовательно, чтобы пополнить его запасы, в атмосфера ежегодно должно поступать около 109 тонн метана из подземных запасов. И он, действительно, поступает в виде метанового испарения или, как говорил Вернадский, “газового дыхания Земли”.
Если ограничиться традиционными рамками углеродного цикла, то весь резерв земной атмосферы, океана и биомассы исчерпался бы в доврльно короткий срок—за 50—100 тысяч лет. Однако этого не происходит. Почему? Приходится допустить, что запасы углерода на поверхности планеты непрерывно пополняются. Основными источниками поступления углерода ученые считают космос и мантию Земли.
Космическое пространство поставляет нам углерод вместе метеоритным веществом. Точнее будет сказать: поставляло настоящее время поступление космического углерода на планет незначительно—всего 10-10 от общего количества ежегодно “складируемого” в процессе осадконакопления. Но, как полагают многие специалисты, так было далеко не всегда: в прошлые геологические эпохи количество метеоритов и космической пыл было намного больше.
Второй и на сегодняшний день основной поставщик углерода — мантия планеты, причем не только во время извержений вулканов как считалось ранее, но и при дегазации недр, за счет, ужи упоминавшегося газового дыхания планеты. Поскольку и здесь углеродные запасы не безграничны, то они, естественно, должны как-то пополняться. И такой механизм пополнения исправна действует и по сей день. Это затягивание осадков океанической коры в мантию при надвигании плит друг на друга.
Таков широкий взгляд на круговорот углерода в природе. Он должен примирить органиков и неоргаников. В самом деле: органики считают, что углерод при образовании нефти обязательно должен пройти через живой организм. И это, скорее всего, действительно так. Исследования, выполненные межпланетными автоматическими станциями, показывают, что на Венере и Марсе достаточное количество оксида и диоксида углерода, а вот углеводородных газов не обнаружено—по всей вероятности потому, что на этих планетах отсутствует биосфера и земной цикл превращения углерода в углеводороды там невозможен.
Правы и неорганики: ведь сами по себе все органические вещества, составляющие жизненные циклы, когда-то образовались из неорганических. Пока, правда, нет полной ясности, как именно это произошло, но в конце концов наука это узнает.
И стало быть, в практических поисках нефти и газа надо использовать весь арсенал теорий и гипотез, которыми располагает современная наука, не ограничивать свой взгляд какими-то искусственными шорами. И тогда успех придет. Придет обязательно! Как сказал, выступая на XXVII Международном геологическом конгрессе в Москве известный американский геолог М. Хэлбути: “Я твердо убежден, что в будущем мы откроем в глобальном масштабе столько же нефти и значительно больше газа, чем открыто сегодня. Я полагаю также, что нас ограничивает только недостаток воображения, решительности и технология.”
Добыча нефти (химические хитрости)
Чтобы густая нефть с большей легкостью поднималась по трубам, надо, конечно, прежде всего сделать ее более жидкой. Каким образом? “Давайте применим особые, разжижающие растворы”,—предложили химики.
И вот в последнее время на нефтедобывающих промыслах стали использовать особые вещества, имеющие довольно сложное название—мицеллярные дисперсии. Основными составляющими этих композиций являются нефтерастворимые поверхностно-активные вещества, спирт, углеводородный растворитель типа керосина или легких фракций нефти. Добавляют сюда и воду.
Именно поэтому по внешнему виду мицеллярные дисперсия практически неотличимы от обычной воды—такая же светлая, прозрачная жидкость. Но главную роль здесь играют уже не молекулы Н2О, а молекулы поверхностно-активных веществ. Попав в пласт, они и образуют с нефтью эмульсию, дисперсную фазу которой составляют сложного состава частицы—мицеллы. При этом нефть как бы отрывается от породы, и ее удается выкачать из коллектора практически всю.
Еще одно неоценимое свойство возникающих эмульсий—они являются обратимыми системами. То есть достаточно на дневной поверхности добавить в поступающую из скважины эмульсию еще немного воды, как из нее выделяется свободная нефть, а поверхностно-активные вещества оказываются снова готовыми к работе.
Вообще, надо признать, что химики оказывают нефтяникам и ряд других важных услуг.
Известно, например, что бурение невозможно без специальных бурильных растворов. Обычно глинистые бурильные растворы готовят прямо на месте, доставляя в район бурения сухую глину. Однако приготовление раствора—вещь достаточно тонкая: кроме глины в воду добавляют и другие вещества, состав и количество которых зависит от применяемой техники, давления в пласте, геологического строения недр…
В настоящее время существует по крайней мере два десятка специальных ингредиентов, улучшающих качество бурильных растворов и снижающих затраты на бурение. В некоторых случаях даваемая ими экономия в 10—15 раз превосходит затраты на изготовление самой добавки!
Еще одна проблема, в решении которой неоценимую помощь промысловикам оказывает химия—защита оборудования от отложения парафинов. Часто при добыче высокопарафинистых нефтей специалисты сталкиваются с неприятным явлением. Пока нефть находится в залежи под давлением, температура ее достаточно высока. Но по мере продвижения к забою и дальше по скважине и давление, и температура падают. Тяжелые парафиновые углеводороды начинают выделяться из жидкости и откладываться на всех поверхностях, с которыми соприкасается нефть. Очистка оборудования от налипшего парафина связана с огромными затратами и техническими трудностями.
Но уже разработаны вещества, добавка которых в нефть препятствует росту кристаллов парафина, способствует их смыванию с металлических поверхностей оборудования на всем пути нефти к потребителю. Такие вещества недешевы, но тем не менее их применение окупает все затраты.
bukvasha.ru
Нефть — доклад
ВВЕДЕНИЕ
Бурный научно-технический прогресс и высокие темпы развития различных
отраслей науки и мирового хозяйства в XIX – XX вв. привели к резкому
увеличению потребления различных полезных ископаемых, особое место среди
которых заняла нефть.
Нефть начали добывать на берегу Евфрата за 6 – 4 тыс. лет до нашей эры., Использовалась она и в качестве лекарства. Древние египтяне использовали
асфальт (окисленную нефть) для бальзамирования. Нефтяные битумы
использовались для приготовления строительных растворов. Нефть входила в
состав «греческого огня». В средние века нефть использовалась для освещения
в ряде городов на Ближнем Востоке, Южной Италии и др. В начале XIX в. в
России, а в середине XIX в. в Америке из нефти путем возгонки был получен
керосин. Он использовался в лампах. До середины XIX в. нефть добывалась в
небольших количествах из глубоких колодцев вблизи естественных выходов ее
на поверхность. Изобретение парового, а затем дизельного и бензинового
двигателя привело к бурному развитию нефтедобывающей промышленности.
Нефть – это маслянистая горючая жидкость, обладающая специфическим
запахом, обычно коричневого цвета с зеленоватым или другим оттенком,
иногда почти черная, очень редко бесцветная.
ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И СОЕДИНЕНИЯ В НЕФТЯХ, Нефти состоят главным образом из углерода – 79,5 – 87,5 % и водорода –
11,0 – 14,5 % от массы нефти. Кроме них в нефтях присутствуют еще три
элемента – сера, кислород и азот. Их общее количество обычно составляет 0,5
- 8 %. В незначительных концентрациях в нефтях встречаются элементы:
ванадий, никель, железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец,
хром, кобальт, молибден, бор, мышьяк, калий и др. Их общее содержание не
превышает 0,02 – 0,03 % от массы нефти. Указанные элементы образуют
органические и неорганические соединения, из которых состоят нефти.
Кислород и азот находятся в нефтях только в связанном состоянии. Сера может
встречаться в свободном состоянии или входить в состав сероводорода.
Углеводородные соединения, В состав нефти входит около 425 углеводородных соединений., Нефть в природных условиях состоит из смеси метановых, нафтеновых и
ароматических углеводородов. По углеводородному составу все нефти
подразделяются на: 1) метаново-нафтеновые, 2) нафтеново-метановые, 3)
ароматическо-нафтеновые, 4) нафтеново-ароматические, 5) ароматическо-
метановые, 6) метаново-ароматические и 7) метаново-ароматическо-нафтеновые.
Первым в этой классификации ставится название углеводорода, содержание
которого в составе нефти меньше.
В нефти также содержится некоторое количество твердых и газообразных
растворенных углеводородов. Количество природного газа в кубометрах,
растворенного в 1 т нефти в пластовых условиях, называется газовым
фактором.
В нефтяных (попутных) газах кроме метана и его газообразных гомологов
содержатся пары пентана, гексана и гептана.
Гетеросоединения, Наряду с углеводородами в нефтях присутствуют химические соединения
других классов. Обычно все эти классы объединяют в одну группу
гетеросоединений (греч. «гетерос» – другой).
В нефтях также обнаружено более 380 сложных гетеросоединений, в которых
к углеводородным ядрам присоединены такие элементы, как сера, азот и
кислород. Большинство из указанных соединений относится к классу сернистых
соединений – меркаптанов. Это очень слабые кислоты с неприятным запахом. С
металлами они образуют солеобразные соединения – меркаптиды. В нефтях
меркаптаны представляют собой соединения, в которых к углеводородным
радикалам присоединена группа SH.
Рис. 1. Метилмеркаптан., Меркаптаны разъедают трубы и другое металлическое оборудование буровых
установок.
Главную массу неуглеводородных соединений в нефтях составляют асфальтово-
смолистые компоненты. Это темно-окрашенные вещества, содержащие помимо
углерода и водорода кислород, азот и серу. Они представлены смолами и
асфальтенами. Смолистые вещества заключают около 93% кислорода в нефтях.
Кислород в нефтях встречается в связанном состоянии также в составе
нафтеновых кислот (около 6%) – [pic], фенолов (не более 1%) – [pic], а
также жирных кислот и их производных – [pic](Р).
Содержание азота в нефтях
не превышает 1%. Основная его масса содержится в смолах. Содержание смол в
нефтях может достигать 60% от массы нефти, асфальтенов – 16%.
Асфальтены представляют собой черное твердое вещество. По составу они
сходны со смолами, но характеризуются иными соотношениями элементов. Они
отличаются большим содержанием железа, ванадия, никеля и др. Если смолы
растворяются в жидких углеводородах всех групп, то асфальтены нерастворимы
в метановых углеводородах, частично растворимы в нафтеновых и лучше
растворяются в ароматических. В “белых” нефтях смолы содержатся в малых
количествах, а асфальтены вообще отсутствуют.
ПРОИЗВОДНЫЕ НЕФТЕЙ, В 1888 г. предложено называть все горючие ископаемые каустобиолитами., Они подразделяются на две группы: угли и битумы. К битумам (лат. “битумен”
- смола) отнесли нефть и горючие газы, а также твердые вещества,
родственные нефтям. При классификации производных нефти выделяют две ветви.
Одна из них объединяет последовательные продукты изменения нефтей с
нафтеновым основанием – минералы асфальтового ряда. Ко второй ветви
относятся продукты изменения нефтей с парафиновым основанием – минералы
парафинового ряда.
Продукты изменения нефтей с нафтеновым основанием подразделяют на три
группы: группу асфальтов, группу асфальтитов и группу керитов. К первой
группе относятся мальты и асфальты. Мальты – это черные, очень густые
смолистые нефти. Они богаты серой и кислородом. Асфальты представляют собой
буро-черные или черные вязкие, слегка эластичные или твердые аморфные
вещества. Асфальтиты отличаются от асфальтов большей твердостью, хрупкостью
и большей обогащенностью смолисто-асфальтовыми компонентами. Мальты,
асфальты и асфальтиты полностью растворяются в органических растворителях.
В отличие от них кериты (нефтяные угли) не плавятся и не растворяются в
органических растворителях.
Основными продуктами изменения нефтей с парафиновым основанием являются
озокериты. Это – воскообразные вещества плотностью меньше единицы. Они
хорошо растворяются в бензине, бензоле, скипидаре и сероуглероде. Они легко
воспламеняются и горят ярким коптящим пламенем. Озокерит – это смесь
алканов от [pic] до [pic]. Вторичные компоненты представлены маслами,
смолами и асфальтенами.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ, Главнейшим свойством нефти, принесшим им мировую славу исключительных
энергоносителей, является их способность выделять при сгорании значительное
количество теплоты. Нефть и ее производные обладают наивысшей среди всех
видов топлив теплотой сгорания. Теплота сгорания нефти – 41 МДж/кг, бензина
- 42 МДж/кг. Важным показателем для нефти является температура кипения,
которая зависит от строения входящих в состав нефти углеводородов и
колеблется от 50 до 550°С.
Нефть, как и любая жидкость, при определенной температуре закипает и
переходит в газообразное состояние. Различные компоненты нефти переходят в
газообразное состояние при различной температуре. Так, температура кипения
метана –161,5°С, этана –88°С, бутана 0,5°С, пентана 36,1°С. Легкие нефти
кипят при 50–100°С, тяжелые – при температуре более 100°С.
Различие температур кипения углеводородов используется для разделения
нефти на температурные фракции. При нагревании нефти до 180–200°С выкипают
углеводороды бензиновой фракции, при 200–250°С – лигроиновой, при 250–315°С
- керосиново-газойлевой и при 315–350°С – масляной. Остаток представлен
гудроном. В состав бензиновой и лигроиновой фракций входят углеводороды,
содержащие 6–10 атомов углерода. Керосиновая фракция состоит из
углеводородов с [pic], газойлевая – [pic] и т.д.
Важным является свойство нефтей растворять углеводородные газы. В 1 м3
нефти может раствориться до 400 м3 горючих газов. Большое значение имеет
выяснение условий растворения нефти и природных газов в воде. Нефтяные
углеводороды растворяются в воде крайне незначительно. Нефти различаются по
плотности. Плотность нефти, измеренной при 20°С, отнесенной к плотности
воды, измеренной при 4°С, называется относительной. Нефти с относительной
плотностью 0,85 называются легкими, с относительной плотностью от 0,85 до
0,90 – средними, а с относительной плотностью свыше 0,90 – тяжелыми. В
тяжелых нефтях содержатся в основном циклические углеводороды. Цвет нефти
зависит от ее плотности: светлые нефти обладают меньшей плотностью, чем
темные. А чем больше в нефти смол и асфальтенов, тем выше ее плотность. При
добыче нефти важно знать ее вязкость. Различают динамическую и
кинематическую вязкость. Динамической вязкостью называется внутреннее
сопротивление отдельных частиц жидкости движению общего потока. У легких
student.zoomru.ru
Реферат Химия Происхождение нефти
| Оглавление 1. Введение._______________________________________________________________ 2. Немного истории о нефти._________________________________________________ 3. Что такое нефть?_________________________________________________________ 4. Классификация нефти.____________________________________________________ 5. Физико-химические свойства.______________________________________________ 6. Происхождение нефти.____________________________________________________ 7. Основные месторождения нефти.___________________________________________ 8. Нахождение нефти в природе.______________________________________________ 9. Нефтяная промышленность._______________________________________________ 10. На это стоит обратить внимание.___________________________________________ 11. Экологические проблемы, связанные с добычей нефти.________________________ 12. Заключение.____________________________________________________________ 13. Список используемой литературы._________________________________________ Основным сырьём для производства органических соединений служит в большинстве случаев нефть. Химической обработкой этого сырья занимается самостоятельная отрасль химической промышленности — нефтехимия. Постоянно вырастающая роль синтетических органических соединений в жизни современного общества вызывает потребность в создании промышленного производства органических материалов, способного производить эти соединения быстро, дешево и в достаточном количестве. Для такого производства необходимы доступные , дешевые и широко распространенные в природе источники сырья , из которого можно было бы получить необходимые соединения сравнительно простыми методами. С течением времени выяснилось, что этим требованиям удовлетворяют 3 ископаемых источника сырья, а именно: каменный уголь, природный газ и нефть. Первое сырье для производства органических материалов было получено из каменного угля. Так продолжалось некоторое время, но с течением времени постоянно возрастало значение природного газа и нефти, как источников химического сырья. Поэтому все шире разрабатывались и усовершенствовались соответствующие химические процессы. В настоящее время из нефти получают свыше 90% всех синтезируемых органических соединений. Нефть — самый важный источник сырья для производства органических соединений. История нефти. В глубокой древности было известно существовании нефти. Знали и слово «нефть». Еще древние греческие летописцы Геродот и Плиний это горючее вещество, использовавшееся, и как цемент называли «нафта». За 6-4 тысяч лет до нашей эры на берегу реки Евфрат (Ирак) велась добыча нефти. К далекому прошлому относятся первые сведения о нефти в Средней Азии. О добыче «черного масла» в Ферганской впадине было известно еще во время похода Александра Великого через Среднюю Азию в Индию. Во время путешествия Колумба в Америку было описано озеро на острове Тринидад, в котором жители собирали асфальт, а из него готовили цемент. В Северной Америке примитивная добыча нефти велась с XVII века. В России в начала XVIII века Петр 1 приказал добывать нефть на Апшеронском полуострове (Азербайджан).
Однако намерение Петра 1 не было осуществлено. Только после Бакинского ханства к России, началась кустарная разработка нефтяных источников. Нефть была довольно дорогим товаром. К примеру, в торговой книге, составленной в Москве в 1575-1610 гг., указано, что ведро нефти стоило 3-4 раза дороже, чем ведро вина. Хотя о нефти знали давно, использование ее в течение многих веков было ограниченным. Так, в III тысячелетии до н. э. в Египте, асфальт, как связующие и водонепроницаемое вещество вместе с песком и известью, использовался для изготовления мастики, применяемой при сооружении строений из кирпича и камня, дамб, причалов и дорог. Древние египтяне применяли ее также для бальзамирования трупов, древние греки находили применение горящей нефти в военных целях, как воспламеняющегося вещества вместе с селитрой, серой и смолой для изготовления «огненных стрел» и «огненных горшков». В военных действиях нефть — «греческий огонь» — использовался более 2 тысяч лет назад. Многие народы использовали нефть в медицине, а также для защиты садов и виноградников от вредителей. Еще в XIII веке Марко Поло, описывая иракскую нефть, указывал, что она применялась для освещения и в качестве лекарства от кожных болезней. В XVI-XVII вв. в центральные районы России нефть привозили из Баку. Ее применяли в медицине, живописи и в качестве растворителя для красок, а также в военном деле. Почти до начала XX века нефть употреблялась преимущественно для освещения помещений, смазки колес телег и в немногочисленных механизмах. Постепенно усиливалось ее значение, как топлива. Нефть – «кровь» земли, Нефть – «черное золото». Так ныне называют нефть. И в этом нет ни какого преувеличения. Нефть самое ценное топливо в мире! Что такое нефть.Соединения сырой нефти – это сложные вещества, состоящие из пяти элементов – C, H, S, O и N, причем содержание этих элементов колеблется в пределах 82–87% углерода, 11–15% водорода, 2,5–3% серы, 0,1–2% кислорода и 0,01–3% азота. Углеводороды – основные компоненты нефти и природного газа. Простейший из них – метан Ch5 – является основным компонентом природного газа. Все углеводороды могут быть подразделены на алифатические (с открытой молекулярной цепью) и циклические, а по степени ненасыщенности углеродных связей – на парафины и циклопарафины, олефины, ацетилены и ароматические углеводороды. Парафиновые углеводороды (общей формулы Cnh3n + 2) относительно стабильны и неспособны к химическим взаимодействиям. Соответствующие олефины (Cnh3n) и ацетилены (Cn h3n – 2) обладают высокой химической активностью: минеральные кислоты, хлор и кислород реагируют с ними и разрывают двойные и тройные связи между атомами углерода и переводят их в простые одинарные; возможно, благодаря их высокой реакционной способности такие углеводороды отсутствуют в природной нефти. Соединения с двойными и тройными связями образуются в крекинг-процессе при удалении водорода из парафиновых углеводородов во время деструкции последних при высоких температурах. Циклопарафины составляют важную часть большинства нефти. Они имеют то же относительное количество атомов углерода и водорода, что и олефины. Циклопарафины (называемые также нафтенами) менее реакционноспособны, чем олефины, но более чем парафины с открытой углеродной цепью. Часто они представляют собой главную составную часть низкокипящих дистиллятов, таких, как бензин, керосин и лигроин, полученных из сырой нефти. Классификация нефти. Классификации нефти строятся на различной основе. Как правило, это генетические и технологические классификации. Первые из них учитывают состав исходного материала и условия его преобразования, а вторые характеризуют нефть как сырьё для производства тех или иных нефтепродуктов. Генетическая классификация делит нефти на гумитосапропелитовые, сапропелитовые и сапропелито-гумитовые типы по соотношению остатков высших и низших растений в их составе. Типы подразделяются далее на классы и группы по степени преобразования компонентов в анаэробной среде. Принятая в России технологическая классификация делит их на три класса по содержанию серы (I<II<III), три типа по выходу фракций, перегоняющихся до 350лнС (Т1>Т2>Т3), четыре группы по потенциальному содержанию базовых масел (М1>М2>М3>М4), две подгруппы по индексу вязкости (И1>И2) и три вида по содержанию твердого парафина (П1<П2<П3). В целом нефть характеризуется шифром, составляемым последовательно из обозначения класса, типа, группы, подгруппы и вида, которым соответствует данная нефть. Классификация, имеющая признаки и научной, и технологической, была построена на основе группового состава нефти. В соответствии с ней нефти делятся на шесть классов: парафиновые, парафинонафтеновые, нафтеновые, парафино-нафтено- ароматические, нафтеноароматические, ароматические. Каждый класс включает нефти с преобладанием одного — двух компонентов группового состава или с их примерно равным содержанием Промышленнно-генетическая классификация нефти, аналогичная разработанной к настоящему времени для углей, пока отсутствует. Вероятно, это связано с тем, что разнообразие жидких горючих ископаемых намного меньше, чем ТГИ, а их свойства легче стандартизуются по сравнительно просто определяемым кривым ИТК и групповому составу. Принятые в разных странах национальные системы классификаций можно достаточно успешно применять в международной торговле нефтью и нефтепродуктами и с их помощью планировать направления переработки нефти конкретного месторождения. Физико-химические свойства нефти. Нефть представляет собой чрезвычайно сложную смесь переменного состава и говорить о константах нефти невозможно, потому что состав и свойства нефти могут существенно изменятся. Но тем не менее для характеристики нефти определение ряда физико-химических свойств имеет весьма важное значение в отношении ее состава и товарных качеств. Плотность принадлежит к числу наиболее распространенных показателей при исследовании нефти. Особое значение этот показатель имеет при расчёте нефтей, занимающих данный объём или определения объема нефтей. Это важно как для расчетно-конструктивных исследований, так и для практической работы на местах производства, транспортировки и потребления нефтей. Величины плотности у нефти весьма различны, они колеблются в пределах 0,77-2,0, хотя в большинстве случаев они укладываются в более узкие пределы 0,83-0,96. Вязкостью или внутренним трением называется свойство, проявляющееся в сопротивлении, которое нефть оказывает при перемещении одной ее части относительно другой под влиянием действия внешней силы. Различают Динамическую и кинематическую связь нефтей. Значение вязкости при характеристике нефтей чрезвычайно велико. Наибольшее значение вязкость имеет при расчете нефтепроводов, при расчетах, связанных с подачей топлива и т. д. Нефть характеризуется не температурами кипения, температурными пределами начала и конца кипения и выходом отдельных фракций, перегоняющихся в определенных температурных интервалах. По результатам перегонки судят о фракционном составе. Определение температурных пределов кипения отдельных фракций нефти, а также определение процентного содержания этих фракций в составе нефти имеет большое значение для определения характеристик этой нефти. Температура вспышки – это температура, при которой нефть, нагреваемая при определенных условиях, выделяет такой количество паров, которое образует с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температурой воспламенения называется та температура, при которой нагреваемый при определенных условиях нефтепродукт загорается и горит не менее 5 секунд. При понижении температуры часть компонентов нефти становятся более вязкими и малоподвижными, растворенные углеводороды могут выделятся в виде кристаллов. Это весьма осложняет товарно-транспортные операции и эксплуатацию нефти при низких температурах. Эту температуру называют температурой застывания. Происхождение нефти. История науки знает много случаев, когда вокруг какой-нибудь проблемы разгораются жаркие споры. Такие споры идут вокруг проблемы происхождения нефти. 1 этап — с древнейших времён по 1760 . В этот период представления о происхождении нефти, так или иначе, были связаны с различными представлениями о «флогистоне «, происхождение Земли и др. Первая теория была сформулирована в 950 годы арабским учёным Их — Ван — эс-Сафа. «Вода и воздух — писал он — созревают действием огня и образуют огненную серу и водяную ртуть. Эти два вторичных элемента смешиваются с разным количеством земли и в зависимости от температуры образуют минералы, находящиеся в земле, включая битуминозную субстанцию, такие, как нефть. Поэтому они имеют «высокий» воздух и нефть, сжимается и огнеопасны. » В конце 17 века (1697)итальянский учёный П. С. Бекконе, ссылаясь на мнение англ. учёного В. Чарметона, считая, что янтарь и битумы имеют одинаковое происхождение и нефть образуется «вулканическими силами из земли и серного начала», В качестве доказательства он приводил пример землетрясения 1683 года, которое повлияло на интенсивность нефтепроявлений в Сицилии. Судя по работе французского учёного Н. Лемери, в конце 17 века существовало представление об образовании нефти в результате перегонки янтаря; каменный уголь является остатком этой перегонки. Однако сам Лемери считал, что нефть образуется в результате перегонки битума. Пожалуй, самое интересное предположение высказал в начале 18 века немецкий учёный П. Ф. Генкель. По его мнению, нефть образуется из остатков животных и растений. Существование к 1739 году представления о нефти были обобщены русским академиком И. Вейбрехтом, который, разделяя мнение о нефти как о смеси «огненной», водной и земляной субстанций, в то же время считал, что нефть либо образовалась под влиянием тепла Земли, либо находилась в её недрах изначально. На основании нахождения нефти в теплых странах вблизи морей с соленой водой и длительности ее притоков снизу. Вейбрехт считал, что нефть-» это преобразованная, огненная сущность солей, оставляемая морской водой. При чрезмерном накоплении горючих веществ в одном месте при их воспламенении происходят землетрясения и оседания почвы». Любопытен вывод этого исследования о том, что «масляные части растений близки по своим свойствам к нефтяным маслам». На этом основании делалось предположение: «быть может, огненные и масляные части всех растений происходят от нефти, которую растения вытягивают из земли. «Эти представления завоевывали все большее и большее признание. В 1750 немецкий ученый Шпильман писал, что нефть образуется из растений, преимущественно из ели. Член французской академии наук, химик по специальности П.Ж. Макер в 1758 высказал мнение о том, что битумы образуются в результате взаимодействия «растительных масел » и «кислот». 2 этап (1761-1859).Этот этап продолжался почти 100 лет. Он начался с работы М.В.Ломоносова. В середине 18 века в своем трактате «О слоях земных» великий русский ученый писал: » Выгоняется подземным жаром из приготовляющихся каменных углей бурая и черная масляная материя… и сие есть рождение жидких разного сорта горючих и сухих затверделых материй, каковы суть каменного масла, жидковская смола, нефть. Которые хотя чистотой разнятся. Однако из одного начала происходят» Таким образом, более 200 лет назад была высказана мысль об органическом происхождении нефти из каменного угля. Исходное вещество было одно: органический материал, преобразованный сначала в уголь, а потом в нефть и газ. Родилась органическая гипотеза. М.В.Ломоносов был не единственный, кто высказался по интересующему нас вопросу в 18 веке. Правда, другие гипотезы того времени носили курьёзный характер. Так, один варшавский каноник утверждал, что Земля в райский период была настолько плодотворна, что на большую глубину содержала жировые примеси. После грехопадения этот жир частично испарился, а частично погрузился в землю , смешиваясь с различными веществами. Всемирный потоп содействовал превращению его в нефть. Также известна ещё одна гипотеза. Авторитетный немецкий геолог-нефтяник Г.Гефер рассказывает об одном американском нефтепромышленнике конца прошлого века, считавшим, что нефть возникла из мочи китов на дне полярных морей. По подземным каналам она проникла в Пенсильванию. Немецкий химик К. Райхенбах в 1834 привел перегонку каменного угля с водой и получил 0,0003% масла, очень похожего на скипидар и на нефть Италии. На основании этого он предположил, что нефть «представляет собой скипидар доисторических пиний (итальянских сосен), находилась в углях в готовом виде и выделялась из них под действием теплоты Земли» В 19 веке среди учёных были распространены идеи, близкие к представлениям Ломоносова. Споры велись главным образом вокруг исходного материала :животные или растения?» 3 этап — (1860-1905). Немецкие учёные Г. Гефер и К. Энглер в 1888 поставили опыты, доказавшие возможность получения нефти из животных организмов. Позднее, в 1919 академиком Н.Д.Зелинским был осуществлен опыт, исходным материалом которого был органогенный ил преимущественно растительного происхождения из озера Балхаш. При его перегонке были получены: сырая смола -63,2%, кокс-16% , газы (метан, окись углерода, водород, сероводород.)-20,8%. При последующей переработке смолы из нее извлекли бензин, керосин и тяжелые масла. Итак, опытным путём было доказано, что нефть — производные при разложении органики либо животного, либо растительного происхождения, либо их смеси. Таковой была органическая гипотеза. Но также существовала и неорганическая гипотеза, выдвинутая Д. И. Менделеевым, и получившая название карбидной. Ученый считал, что во время горообразовательных процессов по трещинам, рассекающим земную кору, поверхностная вода просачивалась вглубь Земли к металлическим массам. Взаимодействие ее с карбидами железа приводило к образованию окислов металла и углеводорода. У.В. по тем же трещинам поднимались в верхние слои земной коры и насыщали пористые породы, образуя месторождения. Однажды, побывав в г. Баку, Менделеев от русского учёного Г. В. Абиха узнал, что часто месторождения нефти территориально приурочены к сбросам — особого типа трещинам земной коры. В этом Менделеев видел неоспоримые докозательства своих воззрений. Таким образом, к концу прошлого столетия четко обособились 2 полярных взгляда на проблему происхождения нефти: органическая и неорганическая. 4 этап- (1932-1950). Выход в свет в 1932 книги академика И. М. Губкина «Учение о нефти » положил конец колебаниям между указанными группами представлений, и в течение последующего этапа господствовала гипотеза образования нефти из рассеянного органического вещества, накапливавшегося в значительных количествах в осадках морских бассейнов. 5 этап — (1951 — настоящее время). Этот этап можно смело назвать этапом становления теории органического происхождения нефти, или, как ее правильно назвал Н.Б. Вассоевич, теории осадочно-миграционного происхождения нефти и углеводородных газов. Начало данного этапа следует считать 1950 год потому, что именно этот год почти одновременно с советскими и американскими учёными были обнаружены У.В. в современных осадках. Американские исследователи под руководством П.В.Смита открыли углеводороды в современных осадках Мексиканского залива, прикалифорнийской части Тихого океана, а также некоторых пресноводных бассейнов. И хотя дальнейшие исследования показали, что углеводороды, содержащиеся в современных осадках, существенно отличаются от нефти, значение указанных открытий трудно переоценить. Они показали, во-первых, что углеводороды образуются в осадках из остатков растительных и животных организмов. Тем самым был положен конец продолжавшейся в течение более двух столетий дискуссии о том, какое органическое вещество может быть исходным для образования нефти. Во-вторых, оказалось, что процессы нефтегазообразования могут развиваться почти в любых субаквальных осадках и что для этого не требуется каких-то особых экстраординарных условий. Основные месторождения. Мировой запас нефти оценивается в 840 млрд. тонн условного топлива, из них 10% — достоверные и 90% —вероятные запасы. Основной поставщик нефти на мировой рынок — страны Ближнего и Среднего Востока. Они располагают 66 % мировых запасов нефти, Северная Америка — 4 %, Россия — 8-10 %. Отсутствуют месторождения нефти в Японии, ФРГ, Франции и многих других развитых странах. К 2000 г. объем ввоза нефти в США будет в два раза превышать уровень ее добычи. Экспорт из России предполагается к 2000 г. до 7,0 млн. баррелей в сутки. Прогнозируется рост спроса на нефть — 1,5 % в год. РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ. Западная Сибирь Это наша богатейшая кладовая и одна из величайших нефтегазоносных провинций в мире (так называют территории, где располагаются сразу несколько десятков, а то и сотен месторождений). Здесь их открыто уже более двухсот. Они таят в себе около 4 млрд. тонн нефти. В 60-е года 20-го века в Среднем Приобье, прямо посередине этой огромной заболоченной равнины, обнаружили целую «россыпь» нефтяных месторождений. Среди них Самотрол – один из 4-х нефтяных гигантов (2,6 млрд.т.), который разрабатывается с 1969 года. Он имеет 10 залежей нефти, одна из которых с газовой шапкой. Нефть находится в песчаниках нижнего мела и верхней юры на глубине 1610-2350м. Среди других нефтяных месторождений Западной Сибири. Выделяется Федоровское (400 млн. т.), Варьеганское (200 млн. т.) Усть-Балыкское (170 млн. т.) Волго-Уральский район Волго-Уральский район – второй по значимости в России. Здесь разведано несколько миллиардов тонн нефти. Открыто с выше 100 нефтяных месторождений, содержащих более 1400 залежей нефти; 2/3 запасов нефти уже добыто. В 1948 году в этом районе было открыто крупное Ромашкинское месторождение (3 млрд. т.). Оно расположено в Татарии, в 70 км. К западу от города Альметьевска, в пределах крупного пологого поднятия осадочных пород. Разрабатывается с 1952 года. Здесь уже добыли 1,4 млрд. т. нефти. Северный Прикаспий. Эта нефтегазоносная провинция охватывает Южное Поволжье и прилегающие с юго- востока районы, в основном в пределах прикаспийской низменности: частью в Росси частью в Казахстане. Это огромная чаша, заполненная рыхлыми осадками огромной мощности в 17-20 км. В них выделяются две нефтегазовые толщи, разделённые мощным пластом соли. Тимано-Печёрский район. Тимано-Печёрский район занимает северо-восток европейской части России. Здесь нефть есть во всех палеозойских и ниже – в мезозойских отложениях, а они располагаются на большой площади. В начале 60-х годов XX века открыто крупное месторождение – Усинское нефтяное. Оно разрабатывается с 1973 года. Восточная Сибирь и Дальний Восток. Здесь открыты Енисейско-Анабарское нефтегазоносная, Ленно-Тунгусское нефтегазоносная, Ленно-Вилюская нефтегазоносная, Охотская нефтегазоносная провинции. Одним из старейших районов нефтедобычи в России является остров Сахалин, Первые нефтяные месторождения – Охинское и Катанглинское – открыты здесь в 1923-1926 годах. К настоящему времени на острове их несколько десятков. Здесь нефтегазоносны молодые неогеновые отложения. В последние годы нефть получают из недр сахалинского шельфа. Томская область. Впервые нефть была получена у города Колпашево в 1953 .16 августа 1962было открыто второе месторождение в Александровском районе в деревне Соснино. Позднее были открыты Советское, Стрежевское, Малореченское, Северное, Лугинское и т. д. Глубина залегающих нефтяных пластов от 1500 до 2000 метров. Нефтяная промышленность Нефтедобыча — отрасль нефтяной промышленности, осуществляющая извлечение нефти и сопровождающего ее газа из недр с помощью буровых скважин или, в отдельных случаях, шахт и других выработок. Задачами нефтедобычи являются: рациональная разработка нефтяных залежей наиболее совершенными способами, обеспечивающими извлечение подземных запасов нефти в заданные сроки, с минимальными затратами энергии и труда; организация сбора и предварительной обработки (очистки) добытой продукции с наименьшими потерями нефти и газа. Почти вся добываемая в мире нефть извлекается из нефтяных скважин, проходимых бурением с земной поверхности или со дна морских водоемов. Лишь весьма незначительная часть нефти добывается через мелкие скважины , закладываемые в подземных горных выработках. Применительно к неглубоким истощенным залежам, эксплуатация которых с помощью скважин малоэффективна, начинает в единичных случаях использоваться способ открытой разработки нефтяных месторождений. По размерам нефтедобычи Россия находится на одном из первых мест в мире. Крекинг. Крекинг изобрёл русский инженер Шухов в 1891 г. В 1913 г. изобретение Шухова начали применять в Америке. В настоящее время в США 65% всех бензинов получается на крекинг-заводах. Аппаратура крекинг-заводов в основном та же, что и заводов для перегонки нефти. Это – печи, колонны. Но режим переработки другой. Другое и сырьё. Слово “крекинг” означает расщепление. На крекинг-заводах углеводороды не перегоняются, а расщепляются. Процесс ведётся при более высоких температурах (до 600о), часто при повышенном давлении. При таких температурах крупные молекулы углеводородов раздробляются на более мелкие. Мазут густ и тяжёл, его удельный вес близок к единице. Это потому, что он состоит из сложных и крупных молекул углеводородов. Когда мазут подвергается крекингу, часть составляющих его углеводородов раздробляется на более мелкие. А из мелких углеводородов как раз и составляются лёгкие нефтяные продукты — бензин, керосин. Мазут – остаток первичной перегонки. На крекинг-заводе он снова подвергается переработке, и из него, так же как из нефти на заводе первичной перегонки, получают бензин, лигроин керосин. При первичной перегонки нефть подвергается только физическим изменениям. От неё отгоняются лёгкие фракции, т. е. отбираются части её, кипящие при низких температурах и состоящие из разных по величине углеводородов. Сами углеводороды остаются при этом неизменёнными. При крекинге нефть подвергается химическим изменениям. Меняется строение углеводородов. В аппаратах крекинг- заводов происходят сложные химические реакции. Эти реакции усиливаются, когда в аппаратуру вводят катализаторы. Одним из таких катализаторов является специально обработанная глина. Эта глина в мелком раздробленном состоянии – в виде пыли – вводится в аппаратуру завода. Углеводороды, находящиеся в парообразном и газообразном состоянии, соединяются с пылинками глины и раздробляются на их поверхности. Такой крекинг называется крекингом с пылевидным катализатором. Этот вид крекинга теперь широко распространяется. Катализатор потом отделяется от углеводородов. Углеводороды идут своим путём на ректификацию и в холодильники, а катализатор – в свои резервуары, где его свойства восстанавливаются. Катализаторы – крупнейшее достижение нефтепереработки. На крекинг-установках всех систем получают бензин, лигроин, керосин, соляр и мазут. Главное внимание уделяют бензину. Его стараются получить больше и обязательно лучшего качества. Каталитический крекинг появился именно в результате долголетней, упорной борьбы нефтяников за повышение качества бензина. Переработка нефти. Основным способом первичной обработки нефти является фракционная перегонка сырой нефти. Это приводит к ее разделению на фракции , кипящие в широком температурном интервале ,а именно:
Фракция, кипящая при температурах от 40- 200 градусов, называется бензином и относится к наиболее ценным нефтепродуктам, поскольку служит топливом для двигателей внутреннего сгорания. В бензине преимущественно содержатся углеводороды С6—С9 . Керосин, содержащий углеводороды С9—С16 , применяется в небольших отопительных установках, а также служит топливом для турбинных двигателей; пиролизуется до низших углеводородов. Газойл, или дизельное топливо, имеет подобное применение, но главным образом, используется, как топливо для дизельных двигателей. Смазочные масла, содержащие углеводороды С20—С50 , очищаются и применяются в качестве смазочных материалов. Это такие масла, как: цилиндровое, подшипниковое, низкозастывающее, турбинное, компрессорное, автомобильное, авиационное, изоляционное. Применение этих масел связано с их названием. Остаток после перегонки мазут, используется, как топливо или подвергается вакуумной перегонке, в результате которой получают следующую высококипящую углеводородную фракцию. Остатком является асфальт, служащий для покрытия мостовых и как изоляционный, влагозащитный материал. Точно такое же применение находит природный асфальт, добываемый на о. Тринидад. Основными способами переработки высококипящих фракций нефтепродуктов, полученных при перегонке парафинистой и нафтеновой нефти, являются крекинг и ароматизация. Крекинг заключается в том, что высшие алканы нагреваются до высоких температур без доступа кислорода. При этом происходит их расщепление на низшие алканы и алкены. При обычной перегонки нефти удаётся получить не больше 15-20% бензина. Крекинг позволяет повысить кол-во этого топлива в несколько раз. В технике используется 2 вида крекинга — термический и каталитический. Термический крекинг — нагревание нефтепродуктов под давлением при температуре до 400—600 градусов; этот процесс имеет радикальный механизм; так крекинг мазута и гудрона при 400—500 градусах дает примерно 15% бензина, керосина, солярового масла, крекинг солярового масла и газойля при 500—600 градусах дает до 50% бензина. При термическом крекинге образуется довольно много непредельных соединений, плохо выдерживающих хранение. Поэтому крекинг — бензины часто подвергают дополнительной химической обработке — процессам гидрирования. Помимо термического крекинга в промышленности широко используется каталитический крекинг, то есть нагревание нефтепродуктов до 300-500 в присутствии катализатора(AlCl3) и алюминий силикаты). Этот вид крекинга идет по ионному механизму. При каталическом крекинге получается гораздо меньшее кол-во непредельных углеводородов, а среди предельных преобладают углеводороды с разветвленным углеродным скелетом молекул. Такие соединения обычно обладают более низкими температурами кипения и являются более ценным топливом для двигателей внутреннего сгорания. Другим способом переработки нефтепродуктов, полученных при перегонке парафинистой и нафтеновой нефти, служат процесс ароматизацией. Большое значение как топливо и химическое сырье имеют попутные газы и газы крекинга нефти. Попутные газы состоят из пропана и бутанов и выделяются из нефти. Попутные газы и газы крекинга обычно подвергают перегонке, выделяя из них индивидуальные У.В.Пропан — бутановая фракция используется в виде сжиженного газа, как топливо и служит ценным хим. сырьем. Кроме того, пропан и бутан подвергают хлорированию, окислению и др. хим. превращениями, что дает разнообразные хим. реактивы и растворители. На это стоит обратить внимание. В начале человек не задумывался, что таит в себе интенсивная добыча нефти и газа. Главным было выкачать их как можно больше. Но вот в начале 40-х гг. прошлого столетия появились первые настораживающие симптомы. В 1939 г. Жители городов Лос-Анджелес и Лонг-Бич почувствовали довольно сильные сотрясения земной поверхности – началось проседание грунта под месторождением. В сороковые годы интенсивность этого процесса усилилась. В период с1949 до1961 год было зарегистрировано 5 крупных землетрясений. Напуганные этими событиями власти Лонг-Бич прекратили разработку до разрешения возникшей проблемы. К 1954 году было доказано, что наиболее эффективным средством борьбы с проседанием является закачка в пласт воды. Это сулило увеличение нефтедобычи. Первый этап работ по заводнению был начат в 1958 году, когда на южном крыле структуры стали закачивать в продуктивный пласт без малого 60 тыс. м3 воды в сутки. Через 10 лет интенсивность закачки возросла в два раза и составила 122 тыс. м3/сутки. Проседание практически прекратилось. Месторождение вновь вступило в эксплуатацию, при этом на каждую тонну нефти приходилось 1600 литров воды. Заключение. Природное полезное ископаемое — нефть — представляет лишь исходный материал, из которого на заводах и фабриках получают разнообразные вещества, необходимые для развития областей природного хозяйства, а также веществ, применяемых в домашнем обиходе. Нефть ценна не только, как источник энергии, но и в большей степени, как сырье для производства пластических масс, синтетических волокон, каучуков и др. Список используемой литературы. 1.»Химический энциклопедический словарь» 1983г. 2. Справочник школьника «Химия» 3.»Пособие по химии для поступающих в ВУЗы». Москва:1974г.-382с. 4. «Органическая химия » Й. Пацак, изд-во «Мир»; Москва;1986-366с. |
works.tarefer.ru
Нефть — доклад
Введение., Основным сырьём для производства органических соединений служит в большинстве
случаев нефть. Химической обработкой этого сырья занимается самостоятельная
отрасль химической промышленности — нефтехимия. Постоянно вырастающая роль
синтетических органических соединений в жизни современного общества вызывает
потребность в создании промышленного производства органических материалов,
способного производить эти соединения быстро, дешево и в достаточном
количестве. Для такого производства необходимы доступные , дешевые и широко
распространенные в природе источники сырья , из которого можно было бы
получить необходимые соединения сравнительно простыми методами. С течением
времени выяснилось, что этим требованиям удовлетворяют 3 ископаемых источника
сырья, а именно: каменный уголь, природный газ и нефть. Первое сырье для
производства органических материалов было получено из каменного угля. Так
продолжалось некоторое время, но с течением времени постоянно возрастало
значение природного газа и нефти, как источников химического сырья. Поэтому
все шире разрабатывались и усовершенствовались соответствующие химические
процессы. В настоящее время из нефти получают свыше 90% всех синтезируемых
органических соединений. Нефть — самый важный источник сырья для производства
органических соединений.
История нефти., В глубокой древности было известно существовании нефти. Знали и слово
«нефть». Еще древние греческие летописцы Геродот и Плиний это горючее
вещество, использовавшееся, и как цемент называли «нафта». За 6-4 тысяч лет
до нашей эры на берегу реки Евфрат (Ирак) велась добыча нефти. К далекому
прошлому относятся первые сведения о нефти в Средней Азии. О добыче «черного
масла» в Ферганской впадине было известно еще во время похода Александра
Великого через Среднюю Азию в Индию. Во время путешествия Колумба в Америку
было описано озеро на острове Тринидад, в котором жители собирали асфальт, а
из него готовили цемент. В Северной Америке примитивная добыча нефти велась с
XVII века. В России в начала XVIII века Петр 1 приказал добывать нефть на
Апшеронском полуострове (Азербайджан).
Однако намерение Петра 1 не было
осуществлено. Только после Бакинского ханства к России, началась кустарная
разработка нефтяных источников. Нефть была довольно дорогим товаром. К
примеру, в торговой книге, составленной в Москве в 1575-1610 гг., указано,
что ведро нефти стоило 3-4 раза дороже, чем ведро вина.
Хотя о нефти знали давно, использование ее в течение многих веков было
ограниченным. Так, в III тысячелетии до н. э. в Египте, асфальт, как
связующие и водонепроницаемое вещество вместе с песком и известью,
использовался для изготовления мастики, применяемой при сооружении строений
из кирпича и камня, дамб, причалов и дорог. Древние египтяне применяли ее
также для бальзамирования трупов, древние греки находили применение горящей
нефти в военных целях, как воспламеняющегося вещества вместе с селитрой,
серой и смолой для изготовления «огненных стрел» и «огненных горшков». В
военных действиях нефть — «греческий огонь» — использовался более 2 тысяч лет
назад.
Многие народы использовали нефть в медицине, а также для защиты садов и
виноградников от вредителей. Еще в XIII веке Марко Поло, описывая иракскую
нефть, указывал, что она применялась для освещения и в качестве лекарства от
кожных болезней. В XVI-XVII вв. в центральные районы России нефть привозили
из Баку. Ее применяли в медицине, живописи и в качестве растворителя для
красок, а также в военном деле.
Почти до начала XX века нефть употреблялась преимущественно для освещения
помещений, смазки колес телег и в немногочисленных механизмах. Постепенно
усиливалось ее значение, как топлива. Нефть – «кровь» земли, Нефть – «черное
золото». Так ныне называют нефть. И в этом нет ни какого преувеличения. Нефть
самое ценное топливо в мире!
Что такое нефть.
Соединения сырой нефти – это сложные вещества, состоящие из пяти элементов – C,
H, S, O и N, причем содержание этих элементов колеблется в пределах 82–87%
углерода, 11–15% водорода, 2,5–3% серы, 0,1–2% кислорода и 0,01–3% азота.
Углеводороды – основные компоненты нефти и природного газа. Простейший из них –
метан Ch5 – является основным компонентом природного газа. Все
углеводороды могут быть подразделены на алифатические (с открытой молекулярной
цепью) и циклические, а по степени ненасыщенности углеродных связей – на
парафины и циклопарафины, олефины, ацетилены и ароматические углеводороды.
Парафиновые углеводороды (общей формулы Cnh3n + 2)
относительно стабильны и неспособны к химическим взаимодействиям.
Соответствующие олефины (Cnh3n) и ацетилены (Cn
h3n – 2) обладают высокой химической активностью: минеральные
кислоты, хлор и кислород реагируют с ними и разрывают двойные и тройные связи
между атомами углерода и переводят их в простые одинарные; возможно, благодаря
их высокой реакционной способности такие углеводороды отсутствуют в природной
нефти. Соединения с двойными и тройными связями образуются в крекинг-процессе
при удалении водорода из парафиновых углеводородов во время деструкции
последних при высоких температурах. Циклопарафины составляют важную часть
большинства нефти.
Они имеют то же относительное количество атомов углерода и водорода, что и
олефины. Циклопарафины (называемые также нафтенами) менее реакционноспособны,
чем олефины, но более чем парафины с открытой углеродной цепью. Часто они
представляют собой главную составную часть низкокипящих дистиллятов, таких,
как бензин, керосин и лигроин, полученных из сырой нефти.
Классификация нефти., Классификации нефти строятся на различной основе. Как правило, это генетические
и технологические классификации. Первые из них учитывают состав исходного
материала и условия его преобразования, а вторые характеризуют нефть как сырьё
для производства тех или иных нефтепродуктов. Генетическая классификация делит
нефти на гумитосапропелитовые, сапропелитовые и сапропелито-гумитовые типы по
соотношению остатков высших и низших растений в их составе. Типы подразделяются
далее на классы и группы по степени преобразования компонентов в анаэробной
среде. Принятая в России технологическая классификация делит их на три класса
по содержанию серы (I<II<III), три типа по выходу фракций, перегоняющихся
до 350лнС (Т1>Т2>Т3), четыре группы по потенциальному содержанию базовых
масел (М1>М2>М3>М4), две подгруппы по индексу вязкости (И1>И2) и
три вида по содержанию твердого парафина (П1<П2<П3).
В целом нефть
характеризуется шифром, составляемым последовательно из обозначения класса,
типа, группы, подгруппы и вида, которым соответствует данная нефть.
Классификация, имеющая признаки и научной, и технологической, была построена
на основе группового состава нефти. В соответствии с ней нефти делятся на
шесть классов: парафиновые, парафинонафтеновые, нафтеновые, парафино-нафтено-
ароматические, нафтеноароматические, ароматические. Каждый класс включает
нефти с преобладанием одного — двух компонентов группового состава или с их
примерно равным содержанием
Промышленнно-генетическая классификация нефти, аналогичная разработанной к
настоящему времени для углей, пока отсутствует. Вероятно, это связано с тем,
что разнообразие жидких горючих ископаемых намного меньше, чем ТГИ, а их
свойства легче стандартизуются по сравнительно просто определяемым кривым ИТК
и групповому составу. Принятые в разных странах национальные системы
классификаций можно достаточно успешно применять в международной торговле
нефтью и нефтепродуктами и с их помощью планировать направления переработки
нефти конкретного месторождения.
Физико-химические свойства нефти., Нефть представляет собой чрезвычайно сложную смесь переменного состава и
говорить о константах нефти невозможно, потому что состав и свойства нефти
могут существенно изменятся. Но тем не менее для характеристики нефти
определение ряда физико-химических свойств имеет весьма важное значение в
отношении ее состава и товарных качеств.
Плотность принадлежит к числу наиболее распространенных показателей при
исследовании нефти. Особое значение этот показатель имеет при расчёте нефтей,
занимающих данный объём или определения объема нефтей. Это важно как для
расчетно-конструктивных исследований, так и для практической работы на местах
производства, транспортировки и потребления нефтей. Величины плотности у нефти
весьма различны, они колеблются в пределах 0,77-2,0, хотя в большинстве случаев
они укладываются в более узкие пределы 0,83-0,96.
Вязкостью или внутренним трением называется свойство,
проявляющееся в сопротивлении, которое нефть оказывает при перемещении одной ее
части относительно другой под влиянием действия внешней силы. Различают
Динамическую и кинематическую связь нефтей. Значение вязкости при
характеристике нефтей чрезвычайно велико. Наибольшее значение вязкость имеет
при расчете нефтепроводов, при расчетах, связанных с подачей топлива и т. д.
turboreferat.ru
