Prirodni izvori ugljikovodika nafta i prirodni plin. Objaviti prirodne izvore ugljikovodika. Kratko upotrijebljeno kao gorivo
Ugljikovodici su od velike nacionalne gospodarske važnosti, jer služe kao najvažnija sirovina za dobivanje gotovo svih proizvoda moderne industrije organske sinteze i široko se koriste u energetske svrhe. Čini se da su akumulirali sunčevu toplinu i energiju koja se oslobađa tijekom izgaranja. Treset, ugljen, uljni škriljevac, ulje, prirodni i pripadajući naftni plinovi sadrže ugljik, čija kombinacija s kisikom tijekom izgaranja prati oslobađanje topline.
| ugljen | treset | ulje | prirodni gas |
 |  |
||
| solidan | solidan | tekućina | plin |
| bez mirisa | bez mirisa | Snažan miris | bez mirisa |
| homogeni sastav | homogeni sastav | smjesa tvari | smjesa tvari |
| stijena tamne boje s visokim sadržajem zapaljivih tvari koja je rezultat ukopavanja u sedimentne slojeve nakupina različitih biljaka | nakupina napola sazrele biljne mase nakupljene na dnu močvara i obraslih jezera | prirodna zapaljiva uljna tekućina, sastoji se od mješavine tekućih i plinovitih ugljikovodika | smjesa plinova nastala u utrobi Zemlje tijekom anaerobne razgradnje organskih tvari, plin pripada skupini sedimentnih stijena |
| Kalorična vrijednost - broj kalorija oslobođenih prilikom sagorijevanja 1 kg goriva | |||
| 7 000 - 9 000 | 500 - 2 000 | 10000 - 15000 | ? |
Ugljen.
Ugljen je uvijek bio perspektivna sirovina za energiju i mnoge kemijske proizvode.
Prvi veći potrošač ugljena od 19. stoljeća je transport, a zatim se ugljen počeo koristiti za proizvodnju električne energije, metalurški koks, za proizvodnju različitih proizvoda, ugljično-grafitnih građevinskih materijala, plastike, rudarskog voska, sintetičkih, tekućih i plinovito visoko kalorično gorivo, visoko dušične kiseline za proizvodnju gnojiva.
Ugljen je složena smjesa visoko-molekularnih spojeva, koji uključuju sljedeće elemente: C, H, N, O, S. Ugljen, poput ulja, sadrži veliku količinu različitih organskih tvari, kao i anorganske tvari, poput vode , amonijak, sumporovodik i naravno sam ugljik - ugljen.
Prerada ugljena provodi se u tri glavna smjera: koksiranje, hidrogeniranje i nepotpuno izgaranje. Jedan od glavnih načina prerade bitumenskog ugljena je koksiranje - kalciniranje bez pristupa zraku u koksarama na temperaturi od 1000–1200 ° C. Na toj temperaturi, bez pristupa kisika, ugljen prolazi složene kemijske transformacije, uslijed čega nastaju koks i hlapljivi proizvodi:
1. plin iz koksa (vodik, metan, ugljični monoksid i ugljični dioksid, nečistoće amonijaka, dušika i drugih plinova);
2. katran od ugljena (nekoliko stotina različitih organskih tvari, uključujući benzen i njegove homologe, fenol i aromatični alkoholi, naftalen i različiti heterociklički spojevi);
3. voda iznad smole ili amonijaka (otopljeni amonijak, kao i fenol, sumporovodik i druge tvari);
4. koks (kruti ostatak koksa, gotovo čisti ugljik).
Ohlađeni koks šalje se u metalurška postrojenja.
Kada se hlapljivi proizvodi (plin iz koksne peći) hlade, katran i amonijačna voda kondenziraju se.
Prolazeći nekondenzirane proizvode (amonijak, benzen, vodik, metan, CO 2, dušik, etilen itd.) Kroz otopinu sumporne kiseline, oslobađa se amonijev sulfat koji se koristi kao mineralno gnojivo. Benzen se preuzme u otapalu i destilira iz otopine. Nakon toga se plin iz koksa koristi kao gorivo ili kao kemijska sirovina. Katran ugljena dobiva se u neznatnim količinama (3%). Ali, s obzirom na opseg proizvodnje, ugljeni se katran smatra sirovinom za brojne organske tvari. Ako se iz smole uklone proizvodi koji vreju do 350 ° C, ostaje čvrsta masa - smola. Od njega se izrađuju lakovi.
Hidrogeniranje ugljena provodi se na temperaturi od 400-600 ° C pod tlakom vodika do 25 MPa u prisutnosti katalizatora. Tako nastaje smjesa tekućih ugljikovodika koja se može koristiti kao pogonsko gorivo. Dobivanje tekućeg goriva iz ugljena. Tekuća sintetička goriva su visokooktanski benzin, dizel i mazut. Za dobivanje tekućeg goriva iz ugljena potrebno je hidrogenacijom povećati njegov sadržaj vodika. Hidrogeniranje se provodi pomoću višestruke cirkulacije, što omogućuje pretvaranje cjelokupne organske mase ugljena u tekućinu i plinove. Prednost ove metode je sposobnost hidrogeniranja smeđeg ugljena niskog stupnja.
Plinifikacija ugljena omogućit će upotrebu nekvalitetnog lignita i bitumenskog ugljena u termoelektranama bez zagađivanja okoliša sumpornim spojevima. Ovo je jedina metoda za proizvodnju koncentriranog ugljičnog monoksida (ugljičnog monoksida) CO. Nepotpuno izgaranje ugljena daje ugljični monoksid (II). Na katalizatoru (nikal, kobalt) pri normalnom ili povišenom tlaku vodika i CO možete dobiti benzin koji sadrži zasićene i nezasićene ugljikovodike:
nCO + (2n + 1) H2 → C nH2n + 2 + nH20;
nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O.
Ako se suha destilacija ugljena provodi na 500–550 ° C, tada se dobiva katran, koji se zajedno s bitumenom koristi u građevinskom poslu kao vezivo u proizvodnji krovišta, hidroizolacijskih premaza (krovni filc, krovni filc, itd.).
U prirodi se ugljen nalazi u sljedećim regijama: Moskovska regija, Južni Jakutsk bazen, Kuzbas, Donbas, Bazen Pechora, Tunguska kotlina, Bazen Lensky.
Prirodni gas.
Prirodni plin mješavina je plinova čija je glavna komponenta CH 4 metan (od 75 do 98% ovisno o polju), ostatak je etan, propan, butan i mala količina nečistoća - dušik, ugljični monoksid (IV ), sumporovodik i vodena para, i, gotovo uvijek, - sumporovodik i organski spojevi ulja - merkaptani. Oni su ti koji plinu daju specifičan neugodan miris, a kada sagorijevaju, dovode do stvaranja otrovnog sumpornog dioksida SO 2.
Tipično je, što je veća molekulska masa ugljikovodika, to ga je manje u prirodnom plinu. Sastav prirodnog plina iz različitih polja nije jednak. Njegov prosječni sastav kao volumni postotak je sljedeći:
| CH 4 | C2H6 | C3H8 | C4H10 | N 2 i ostali plinovi |
| 75-98 | 0,5 - 4 | 0,2 – 1,5 | 0,1 – 1 | 1-12 |
Metan nastaje tijekom anaerobne (bez pristupa zraku) fermentacije biljnih i životinjskih ostataka, stoga nastaje u sedimentima na dnu i naziva se "močvarni" plin.
Naslage metana u hidratiziranom kristalnom obliku, tzv metan hidrat,nalazi se pod slojem vječnog leda i na velikim dubinama oceana. Na niskim temperaturama (-800 ° C) i visokim tlakovima, molekule metana nalaze se u prazninama kristalne rešetke vodenog leda. U ledenim prazninama jednog kubika metan hidrata "konzervirano" je 164 kubika plina.
Kvržice metan hidrata izgledaju poput prljavog leda, ali u zraku izgaraju žuto-plavim plamenom. Prema grubim procjenama, planet pohranjuje između 10.000 i 15.000 gigatona ugljika u obliku metan hidrata ("giga" iznosi 1 milijardu). Takve su količine višestruko veće od svih trenutno poznatih rezervi prirodnog plina.
Prirodni plin je obnovljiv prirodni resurs, budući da se u prirodi kontinuirano sintetizira. Naziva se i "bioplin". Stoga mnogi znanstvenici za zaštitu okoliša danas povezuju izglede za uspješno postojanje čovječanstva s uporabom plina kao alternativnog goriva.
Kao gorivo, prirodni plin ima velike prednosti u odnosu na kruta i tekuća goriva. Njegova toplina izgaranja je mnogo veća, kad izgori, ne ostavlja pepeo, proizvodi izgaranja su puno čišći u ekološki... Stoga se oko 90% ukupnog volumena proizvedenog prirodnog plina sagorijeva kao gorivo u termoelektranama i kotlovnicama, u termičkim procesima na industrijska poduzeća i kod kuće. Oko 10% prirodnog plina koristi se kao vrijedna sirovina za kemijsku industriju: za proizvodnju vodika, acetilena, čađe, raznih plastika i lijekova. Metan, etan, propan i butan izolirani su iz prirodnog plina. Proizvodi koji se mogu dobiti od metana od velike su industrijske važnosti. Metan se koristi za sintezu mnogih organskih tvari - sintetski plin i daljnju sintezu alkohola na njegovoj osnovi; otapala (ugljik tetraklorid, metilen klorid, itd.); formaldehid; acetilen i čađa.
Prirodni plin stvara neovisne naslage. Glavna ležišta prirodnih zapaljivih plinova nalaze se u Sjevernom i Zapadnom Sibiru, Volga-Uralskom bazenu, na Sjevernom Kavkazu (Stavropol), u Republici Komi, Astrahanskoj regiji i Barentsovom moru.
PRIRODNI IZVORI UGLJIKOVODIKA
Ugljikovodici su toliko različiti -
Tekući i čvrsti i plinoviti.
Zašto ih je toliko mnogo u prirodi?
Riječ je o nezasitnom ugljiku.
Zapravo, ovaj je element, kao nijedan drugi, „nezasitan“: nastoji tvoriti sada lance, ravne i razgranate, sad prstenove, sada mreže mnogih svojih atoma. Dakle, mnogi spojevi atoma ugljika i vodika.
Ugljikovodici su i prirodni plin - metan, i drugi zapaljivi plin iz kućanstva koji se puni u bocama - propan C 3 H 8. Ugljikovodici su nafta, benzin i petrolej. A također - organsko otapalo S 6 N 6, parafin, od kojeg se izrađuju novogodišnje svijeće, vazelin iz ljekarne, pa čak i plastična vrećica za pakiranje proizvoda ...
Najvažniji prirodni izvori ugljikovodika su minerali - ugljen, nafta, plin.
UGLJEN
Više se zna na svijetu 36 tisućubazeni i naslage ugljena, koji zajedno zauzimaju 15% teritorija zemaljske kugle. Slivovi ugljena mogu se protezati tisućama kilometara. Ukupne geološke rezerve ugljena na svijetu su 5 bilijuna. 500 milijardi tona, uključujući istražene naslage - 1 bilijun 750 milijardi tona.
Tri su glavne vrste fosilnog ugljena. Pri izgaranju smeđeg ugljena, antracita - plamen je nevidljiv, izgaranje je bez dima, a kad ugljen gori, ispušta glasnu pukotinu.
Antracit Je najstariji fosilni ugljen. Razlikuje se velikom gustoćom i sjajem. Sadrži do 95% ugljik.
Ugljen - sadrži do 99% ugljik. Od svih fosilnih ugljena, najviše se koristi.
Mrki ugljen - sadrži do 72% ugljik. Ima smeđu boju. Kao najmlađi fosilni ugljen, često zadržava tragove strukture drveta od kojeg je nastao. Razlikuje se visokom higroskopnošću i visokim sadržajem pepela ( od 7% do 38%), stoga se koristi samo kao lokalno gorivo i kao sirovina za kemijsku preradu. Konkretno, njegovim hidrogeniranjem dobivaju se vrijedne vrste tekućeg goriva: benzin i kerozin.
Ugljik je glavni sastojak bitumenskog ugljena ( 99% ), smeđi ugljen ( do 72%). Podrijetlo imena je ugljik, odnosno "proizvodnja ugljena". Također latinsko ime "Carbononeum" se temelji na korijenu ugljik-ugljik.
Poput nafte, i ugljen sadrži veliku količinu organskih tvari. Uz organske tvari, uključuje i anorganske tvari, kao što su voda, amonijak, sumporovodik i, naravno, sam ugljik - ugljen. Jedan od glavnih načina prerade bitumenskog ugljena je koksanje - kalciniranje bez pristupa zraku. Kao rezultat koksiranja, koje se provodi na temperaturi od 1000 ° C, nastaje:
Koks pećnica - sadrži vodik, metan, ugljični monoksid i ugljični dioksid, nečistoće amonijaka, dušika i drugih plinova.
Katran - sadrži nekoliko stotina različitih organskih tvari, uključujući benzen i njegove homologe, fenol i aromatične alkohole, naftalen i razne heterocikličke spojeve.
Prekomerna smola ili amonijačna voda - koji sadrži, kako naziv govori, otopljeni amonijak, kao i fenol, sumporovodik i druge tvari.
Koks - čvrsti ostatak koksa, praktički čisti ugljik.
Koksa se koristi u proizvodnji željeza i čelika, amonijak - u proizvodnji dušika i kombiniranih gnojiva, a važnost organskih proizvoda koksa teško se može precijeniti. Koja je zemljopisna rasprostranjenost ovog minerala?
Većina resursa ugljena nalazi se na sjevernoj hemisferi - Aziji, Sjevernoj Americi, Euroaziji. Koje se zemlje ističu po rezervama i proizvodnji ugljena?
Kina, SAD, Indija, Australija, Rusija.
Glavni izvoznici ugljena su zemlje.
SAD, Australija, Rusija, Južna Afrika.
Glavni uvozni centri.
Japan, prekomorska Europa.
Ovo je vrlo ekološki gorivo. Tijekom vađenja ugljena događaju se eksplozije metana i požari, a javljaju se i određeni ekološki problemi.
Onečišćenje okoliš Je li kakva nepoželjna promjena stanja ovog okoliša rezultat ljudske ekonomske aktivnosti. To se događa i kod vađenja minerala. Zamislimo situaciju u području vađenja ugljena. Zajedno s ugljenom na površinu izlazi ogromna količina otpadne stijene koja se, kao nepotrebna, jednostavno šalje na odlagališta. Postupno formirana hrpe otpada- goleme, desetke metara visoke planine otpadnih stijena u obliku konusa, koje narušavaju izgled prirodnog krajolika. Hoće li sav ugljen podignut na površinu biti prevezen do potrošača? Naravno da ne. Napokon, proces curi. Ogromna količina ugljene prašine taloži se na površini zemlje. Kao rezultat, mijenja se sastav tla i podzemnih voda, što će neminovno utjecati na životinju i biljni svijet okrug.
Ugljen sadrži radioaktivni ugljik - C, ali nakon sagorijevanja goriva, opasna tvar, zajedno s dimom, dolazi u zrak, vodu, tlo i sinterira se u trosku ili pepeo koji se koristi za proizvodnju građevinskih materijala. Kao rezultat toga, zidovi i stropovi u stambenim zgradama su "slabi" i predstavljaju prijetnju zdravlju ljudi.
ULJE
Ulje je čovječanstvu poznato od davnina. Iskopan je na obalama Eufrata
6-7 tisuća godina pr Eh . Upotrebljavao se za osvjetljavanje stanova, za pripremu žbuka, kao lijekove i masti, za balzamiranje. Nafta je u drevnom svijetu bila zastrašujuće oružje: vatrene rijeke slijevale su se na glave onih koji su jurišali na zidine tvrđave, goruće strelice umočene u ulje letjele su u opkoljene gradove. Ulje je bilo sastavni dio zapaljivog sredstva koje je ušlo u povijest pod tim imenom "Grčka vatra".U srednjem vijeku uglavnom se koristio za uličnu rasvjetu.
Više od 600 istraženih naftnih i plinskih bazena, 450 u fazi izrade , a ukupan broj naftnih polja doseže 50 tisuća.
Razlikovati laka i teška ulja. Lagano ulje crpi se iz podzemlja pumpama ili fontanom. Uglavnom se od takve nafte proizvode benzin i kerozin. Teške vrste ulja ponekad se čak i kopaju (u Republici Komi), a od njega se pripremaju bitumen, loživo ulje i razna ulja.
Ulje je najsvestranije gorivo, visoko kalorično. Njegova je proizvodnja značajna zbog relativne jednostavnosti i niske cijene, jer prilikom vađenja nafte nema potrebe spuštati ljude pod zemlju. Transport nafte cjevovodima nije veliki problem. Glavni nedostatak ove vrste goriva je niska dostupnost resursa (oko 50 godina ) ... Opće geološke rezerve jednake su 500 milijardi tona, uključujući istraženih 140 milijardi tona .
U 2007 godine, ruski su znanstvenici dokazali svjetskoj zajednici da su podvodni grebeni Lomonosov i Mendeleev, koji se nalaze u Arktičkom oceanu, kontinentalna zona šelfa, pa stoga pripadaju Ruska Federacija... Učitelj kemije reći će vam o sastavu ulja i njegovim svojstvima.
Ulje je "hrpa energije". Sa samo 1 ml od toga možete zagrijati cijelu kantu vode za jedan stupanj, a da biste skuhali kantu samovara, treba vam manje od pola čaše ulja. U pogledu koncentracije energije u jedinici volumena, ulje je na prvom mjestu među prirodnim tvarima. Čak se ni radioaktivne rude u tom pogledu s njom ne mogu natjecati, jer je sadržaj radioaktivnih tvari u njima toliko mali da se za ekstrakciju od 1 mg. nuklearno gorivo treba preraditi u tone stijena.
Nafta nije samo osnova gorivno-energetskog kompleksa bilo koje države.
Ovdje su poznate riječi D.I. Mendeleeva “Gorivo nafte je poput loženja peći novčanice "... Svaka kap ulja sadrži više od 900 razni kemijski spojevi, više od polovice kemijskih elemenata Periodnog sustava. To je doista čudo prirode, okosnica petrokemijske industrije. Otprilike 90% svega proizvedenog ulja koristi se kao gorivo. Bez obzira na “ vaših 10% " , petrokemijska sinteza osigurava tisuće organskih spojeva koji udovoljavaju hitnim potrebama suvremenog društva. Nije ni čudo što ljudi ulje s poštovanjem nazivaju "crnim zlatom", "krvlju Zemlje".
Ulje je uljna tamnosmeđa tekućina s crvenkastom ili zelenkastom bojom, ponekad crna, crvena, plava ili svijetla, pa čak i prozirna s karakterističnim karakteristikama oštar miris... Ponekad je ulje bijelo ili bezbojno, poput vode (na primjer, na polju Surukhan u Azerbajdžanu, na nekim poljima u Alžiru).
Sastav ulja nije isti. Ali svi oni obično sadrže ugljikovodike tri vrste - alkane (uglavnom normalne strukture), cikloalkane i aromatične ugljikovodike. Odnos ovih ugljikovodika u ulju različitih polja različit je: na primjer, ulje Mangyshlak bogato je alkanima, a ulje u regiji Baku cikloalkanima.
Glavne rezerve nafte nalaze se na sjevernoj hemisferi. Ukupno 75 zemlje svijeta proizvode naftu, ali 90% njene proizvodnje otpada na udio samo 10 zemalja. Blizu ? svjetskih rezervi nafte nalaze se u zemljama u razvoju. (Učitelj zove i pokazuje na karti).
Glavne zemlje proizvođača:
Saudijska Arabija, SAD, Rusija, Iran, Meksiko.
Istodobno, više 4/5 potrošnja nafte pada na udio ekonomski razvijenih zemalja, koje su glavne zemlje uvoznice:
Japan, prekomorska Europa, SAD.
Sirova nafta se nigdje ne koristi, ali koriste se rafinirani proizvodi.
Rafiniranje nafte
Moderno postrojenje sastoji se od peći za grijanje ulja i destilacijske kolone u koju se odvaja ulje frakcije -pojedinačne smjese ugljikovodika u skladu s njihovim vrelištima: benzin, nafta, kerozin. Pećnica ima dugu cijev namotanu u zavojnicu. Peć se zagrijava produktima sagorijevanja loživog ulja ili plina. Ulje se kontinuirano dovodi u zavojnicu: tamo se zagrijava na 320 - 350 0 C u obliku smjese tekućine i pare ulazi u destilacijski stupac. Ispravljački stup je čelični cilindrični aparat visine oko 40 m. Ima nekoliko desetaka vodoravnih pregrada s rupama unutar - takozvanim pločama. Uljane pare, ulazeći u kolonu, podižu se prema gore i prolaze kroz rupe u ladicama. Postupno se hladeći prema gore, djelomično se ukapljuju. Manje hlapljivi ugljikovodici ukapljuju se već na prvim ladicama, tvoreći frakciju plinsko-uljnog ulja; gore se sakuplja više hlapljivih ugljikovodika koji tvore kerozinsku frakciju; još je veća frakcija nafte. Najhlapljiviji ugljikovodici napuštaju stupac kao pare i nakon kondenzacije tvore benzin. Dio benzina vraća se natrag u kolonu radi "navodnjavanja", što doprinosi boljem načinu rada. (Zapisivanje u bilježnicu). Benzin - sadrži ugljikovodike S5 - S11, vrelište u rasponu od 40 ° C do 200 ° C; nafta - sadrži ugljikovodike S8 - S14 s vrelištem od 120 0 S do 240 0 C. Kerozin - sadrži ugljikovodike S12 - S18 koji vreju na temperaturama od 180 0 C do 300 0 C; plinsko ulje - sadrži ugljikovodike S13 - S15, destilira se na temperaturi od 230 ° C do 360 ° C. maziva ulja - S16 - S28, kuhati na temperaturi od 350 ° C i više.
Nakon destilacije lakih proizvoda iz ulja ostaje viskozna crna tekućina - loživo ulje. Vrijedna je smjesa ugljikovodika. Podmazujuća ulja dobivaju se iz mazuta dodatnom destilacijom. Dio destilacije koji se ne destilira naziva se katran koji se koristi u građevinarstvu i kod asfaltiranja cesta (demonstracija video fragmenta). Najvrjednija frakcija izravne destilacije nafte je benzin. Međutim, prinos ove frakcije ne prelazi 17-20% mase sirove nafte. Pojavljuje se problem: kako zadovoljiti sve veće potrebe društva za automobilskim i zrakoplovnim gorivom? Rješenje je krajem 19. stoljeća pronašao ruski inženjer Vladimir Grigorievič Šuhov... U 1891 godine prvi put izveo industrijsku pucanje petrolejska frakcija ulja, što je omogućilo povećanje prinosa benzina do 65-70% (na bazi sirove nafte). Samo za razvoj procesa toplotnog pucanja naftnih derivata, zahvalno čovječanstvo zlatnim je slovima upisalo ime ove jedinstvene osobe u povijest civilizacije.
Proizvodi dobiveni kao rezultat rektifikacije nafte podvrgavaju se kemijskoj obradi koja uključuje niz složenih procesa, a jedan od njih je pucanje naftnih proizvoda (od engleskog "Cracking" - cijepanje). Postoji nekoliko vrsta pucanja: toplinsko, katalitičko, visokotlačno pucanje i redukcijsko. Toplinsko pucanje je cijepanje dugolančanih molekula ugljikovodika na kraće pod visokom temperaturom (470-550 ° C). Tijekom ovog cijepanja, zajedno s alkanima, nastaju i alkeni:
Trenutno je najčešće katalitičko krekiranje. Provodi se na temperaturi od 450-500 ° C, ali većom brzinom i omogućuje dobivanje kvalitetnijeg benzina. U uvjetima katalitičkog krekiranja, zajedno s reakcijama cijepanja, odvijaju se reakcije izomerizacije, odnosno pretvaranje normalnih ugljikovodika u razgranate ugljikovodike.
Izomerizacija utječe na kvalitetu benzina, jer prisutnost razgranatih ugljikovodika uvelike povećava njegov oktanski broj. Pucanje se naziva takozvanim sekundarnim postupcima rafiniranja. Niz drugih katalitičkih procesa, na primjer, reforming, također se naziva sekundarnim. ReformiranjeJe li aromatizacija benzina zagrijavanjem u prisutnosti katalizatora, poput platine. U tim se uvjetima alkani i cikloalkani pretvaraju u aromatske ugljikovodike, što rezultira time da se oktanski broj benzina također značajno povećava.
Ekologija i naftno polje
Za petrokemijsku industriju problem okoliša je posebno relevantan. Proizvodnja nafte povezana je s troškovima energije i zagađenjem okoliša. Proizvodnja morskog ulja opasan je izvor zagađenja u oceanima; oceani su također zagađeni tijekom transporta nafte. Svatko od nas vidio je na televiziji posljedice nesreća s tankerima. Crne obale prekrivene slojem mazuta, crni surf, gušenje dupina, Ptice s krilima u viskoznom loživom ulju, ljudi u zaštitnim odijelima koji lopaticama i kantama skupljaju ulje. Želio bih navesti podatke o ozbiljnoj ekološkoj katastrofi koja se dogodila u Kerčkom tjesnacu u studenom 2007. godine. U vodu je ušlo 2 tisuće tona naftnih derivata i oko 7 tisuća tona sumpora. Najviše od svega, zbog katastrofe, stradao je tuzlanski raž, koji se nalazi na spoju Crnog i Azovskog mora, te rak Čuška. Nakon nesreće, lož ulje je potonulo na dno zbog čega je umrla mala ljuska u obliku srca, glavna hrana stanovnika mora. Bit će potrebno 10 godina da se obnovi ekosustav. Umrlo je više od 15 tisuća ptica. Litra ulja, ulazeći u vodu, širi se po njezinoj površini na mjestima od 100 četvornih metara. Uljni film, iako je vrlo tanak, stvara nepremostivu prepreku kisiku iz atmosfere u vodeni stupac. Kao rezultat, poremećen je režim kisika i ocean "Guši se". Plankton, okosnica oceanskog prehrambenog lanca, umire. Trenutno izlijevanje nafte već pokriva oko 20% Svjetskog oceana, a područje zahvaćeno zagađivanjem naftom raste. Osim što su oceani prekriveni uljem, to možemo promatrati i na kopnu. Primjerice, na naftnim poljima zapadnog Sibira prolije se više nafte godišnje nego što tanker može primiti - do 20 milijuna tona. Otprilike polovica ove nafte dospije u zemlju kao posljedica nesreća, ostalo su "planirani" odvodnici i curenja tijekom pokretanja bušotina, istražnog bušenja i popravka cjevovoda. Prema Odboru za okoliš autonomnog okruga Jamal-Nenec, najveće područje onečišćenih uljem nalazi se u okrugu Purovski.
PRIRODNI I POVEZANI NAFTNI PLIN
Prirodni plin sadrži ugljikovodike male molekularne težine, glavne komponente su metan... Sadržaj plina u raznim poljima kreće se od 80% do 97%. Uz metan - etan, propan, butan. Anorganski: dušik - 2%; CO2; H20; H2S, plemeniti plinovi. Kada prirodni plin izgori, stvara se puno topline.
Po svojim svojstvima prirodni plin kao gorivo nadmašuje čak i ulje, više je kalorin. Ovo je najmlađa grana industrije goriva. Plin je još lakše vaditi i transportirati. Najekonomičnije je od svih goriva. Postoje, međutim, i nedostaci: komplicirani interkontinentalni transport plina. Tankeri - nosači metana i nafte koji prevoze plin u ukapljenom stanju izuzetno su složene i skupe strukture.
Koristi se kao: učinkovito gorivo, sirovina u kemijskoj industriji, u proizvodnji acetilena, etilena, vodika, čađe, plastike, octene kiseline, boja, lijekova itd. Pridruženi (naftni plinovi) - prirodni plinovi koji se otapaju u ulju a puštaju se tijekom njegovog kopanja. Naftni plin sadrži manje metana, ali više propana, butana i drugih viših ugljikovodika. Gdje se proizvodi plin?
Više od 70 zemalja svijeta ima industrijske rezerve plina. Štoviše, kao i u slučaju nafte, zemlje u razvoju imaju vrlo velike rezerve. Ali proizvodnju plina uglavnom obavljaju razvijene zemlje. Imaju mogućnost korištenja ili načina prodaje plina drugim zemljama na istom kontinentu s njima. Međunarodna trgovina plinom manje je aktivna od trgovine naftom. Oko 15% svjetskog plina isporučuje se na međunarodno tržište. Gotovo 2/3 svjetske proizvodnje plina dolazi iz Rusije i SAD-a. Neupitno vodeće područje proizvodnje plina ne samo u našoj zemlji, već iu svijetu je Yamalo-Nenets autonomna regijagdje se ova industrija razvija 30 godina. Naš grad Novy Urengoy s pravom je prepoznat kao glavni grad plina. Najveća nalazišta uključuju Urengoyskoye, Yamburgskoye, Medvezhye, Zapolyarnoye. Polje Urengojsko je uvršteno u Guinnessovu knjigu rekorda. Rezerve i proizvodnja polja su jedinstvene. Istražene rezerve premašuju 10 bilijuna. m 3, 6 bilijuna kubičnih metara već je proizvedeno od operacije. m 3. U 2008. godini Gazprom planira vaditi 598 milijardi kubnih metara plavog zlata na polju Urengojsko.
Plin i ekologija
Nesavršenost tehnologije proizvodnje nafte i plina i njihov transport uzrokuje stalno izgaranje količina plina na grijaćim jedinicama kompresorskih stanica i u bakljama. Kompresorske stanice čine oko 30% ovih emisija. Flare instalacije godišnje sagorijevaju oko 450 tisuća tona prirodnog i pripadajućeg plina, dok se više od 60 tisuća tona zagađivača ispušta u atmosferu.
Nafta, plin, ugljen vrijedne su sirovine za kemijsku industriju. U bliskoj će budućnosti biti zamijenjeni u gorivno-energetskom kompleksu naše zemlje. Znanstvenici trenutno traže načine kako sunčevu i energiju vjetra, nuklearno gorivo upotrijebiti za potpunu zamjenu nafte. Gorivo koje najviše obećava u budućnosti je vodik. Smanjivanje upotrebe ulja u toplinskoj industriji način je ne samo racionalnijeg korištenja, već i očuvanja te sirovine za buduće generacije. Ugljikovodične sirovine treba koristiti samo u prerađivačkoj industriji za dobivanje raznih proizvoda. Nažalost, situacija se još nije promijenila, a do 94% proizvedenog ulja koristi se kao gorivo. DI Mendeleev je mudro rekao: "Ložiti ulje isto je što i grijati peć novčanicama".
Prirodni izvor ugljikovodika | Njegove glavne karakteristike |
Ulje | Višekomponentna smjesa koja se pretežno sastoji od ugljikovodika. Ugljikovodici su uglavnom predstavljeni alkanima, cikloalkanima i arenima. |
Pridruženi naftni plin | Smjesa, koja se sastoji gotovo isključivo od alkana s dugim ugljikovim lancem od 1 do 6 ugljikovih atoma, nastaje usput tijekom proizvodnje nafte, pa otuda i podrijetlo imena. Postoji takva tendencija: što je niža molekulska masa alkana, to je veći njegov postotak u povezanom naftnom plinu. |
Prirodni gas | Smjesa koja se uglavnom sastoji od alkana s niskomolekularnom masom. Glavna komponenta prirodnog plina je metan. Njegov postotak, ovisno o plinskom polju, može biti od 75 do 99%. Etan je na drugom mjestu po koncentraciji s velikom razlikom, propan je još manje sadržan itd. Temeljna razlika između prirodnog plina i pripadajućeg naftnog plina je u tome što je udio propana i izomernih butana u povezanom naftnom plinu mnogo veći. |
Ugljen | Višekomponentna smjesa različitih spojeva ugljika, vodika, kisika, dušika i sumpora. Također, sastav ugljena sadrži značajnu količinu anorganskih tvari, čiji je udio znatno veći nego u ulju. |
Rafiniranje nafte
Ulje je višekomponentna smjesa različitih tvari, uglavnom ugljikovodika. Te se komponente međusobno razlikuju u pogledu vrelišta. S tim u vezi, ako se ulje zagrije, tada će ispariti iz njega komponente najlakšeg vrenja, zatim spojevi s višim vrelištem itd. Ovaj fenomen se temelji primarna prerada nafte koji se sastoji u destilacija (ispravljanje) ulje. Taj se postupak naziva primarnim, jer se pretpostavlja da se tijekom njegovog odvijanja ne događaju kemijske transformacije tvari, a ulje se odvaja samo u frakcije s različitim vrelištima. Ispod je shematski dijagram destilacijske kolone sa kratak opis sam postupak destilacije:
Prije postupka rektifikacije, ulje se priprema na poseban način, naime, oni se rješavaju nečistoće vode s otopljenim solima i čvrstih mehaničkih nečistoća. Tako pripremljeno ulje ulazi u cjevastu peć, gdje se zagrijava na visoku temperaturu (320-350 o C). Nakon zagrijavanja u cjevastoj peći, ulje s visokom temperaturom ulazi u donji dio destilacijske kolone, gdje se pojedine frakcije isparavaju, a njihove pare dižu prema destilacijskoj koloni. Što je veći presjek stupa za ispravljanje, njegova temperatura je niža. Dakle, slijedeće frakcije su odabrane na različitim visinama:
1) destilacijski plinovi (uzeti na samom vrhu kolone i stoga njihovo vrelište ne prelazi 40 ° C);
2) frakcija benzina (točka vrenja od 35 do 200 o C);
3) frakcija nafte (vrelište od 150 do 250 o C);
4) frakcija petroleja (vrelište od 190 do 300 o C);
5) frakcija dizela (točka vrenja od 200 do 300 o C);
6) loživo ulje (točka vrenja preko 350 ° C).
Treba imati na umu da srednje frakcije ispuštene tijekom prečišćavanja nafte ne udovoljavaju standardima za kvalitetu goriva. Uz to, kao rezultat destilacije ulja stvara se znatna količina mazuta, što je daleko od najpopularnijeg proizvoda. S tim u vezi, nakon primarne prerade nafte, zadatak je povećati prinos skupljih, posebno benzinskih frakcija, kao i poboljšati kvalitetu tih frakcija. Ti se zadaci rješavaju pomoću različitih procesa sekundarna prerada nafte na primjer kao što je pucanjei reformiranje .
Valja napomenuti da je broj postupaka koji se koriste u sekundarnoj preradi nafte mnogo veći, a mi se dotičemo samo nekih glavnih. Idemo sada shvatiti značenje tih procesa.
Pucanje (toplinsko ili katalitičko)
Ovaj postupak osmišljen je za povećanje prinosa frakcije benzina. U tu svrhu teške frakcije, na primjer loživo ulje, podvrgavaju se jakom zagrijavanju, najčešće u prisutnosti katalizatora. Kao rezultat tog djelovanja, molekule dugog lanca koje čine teške frakcije su rastrgane i nastaju ugljikovodici s manjom molekulskom težinom. Zapravo to dovodi do dodatnog prinosa frakcije benzina, koja je vrjednija od izvornog loživog ulja. Kemijska suština ovog postupka ogleda se u jednadžbi:
Reformiranje
Ovim se postupkom ispunjava zadatak poboljšanja kvalitete frakcije benzina, posebice povećanja njene detonacijske stabilnosti (oktanski broj). Ta je karakteristika benzina naznačena na benzinskim crpkama (92., 95., 98. benzin itd.).
Kao rezultat procesa reformi, udio u aromatski ugljikovodici u frakciji benzina koja, među ostalim ugljikovodicima, ima jedan od najviših oktanskih brojeva. Takav porast udjela aromatskih ugljikovodika postiže se uglavnom kao rezultat reakcija dehidrociklizacije koje se događaju tijekom procesa reformiranja. Na primjer, s dovoljno jakim grijanjem n-heksan u prisutnosti platinskog katalizatora pretvara se u benzen, a n-heptan, na sličan način, u toluen:
Prerada ugljena
Glavna metoda prerade bitumenskog ugljena je koksiranje . Koksanje ugljena je postupak u kojem se ugljen zagrijava bez pristupa zraku. Štoviše, kao rezultat takvog zagrijavanja, četiri glavna proizvoda izolirana su od ugljena:
1) Koksa
Krutina koja je gotovo čisti ugljik.
2) Ugljeni katran
Sadrži velik broj različitih pretežno aromatičnih spojeva, poput benzenskih homologa, fenola, aromatičnih alkohola, naftalena, naftalenskih homologa, itd .;
3) Amonijačna voda
Unatoč svom imenu, ova frakcija, osim amonijaka i vode, sadrži i fenol, sumporovodik i neke druge spojeve.
4) Koksni plin
Glavne komponente koksnog plina su vodik, metan, ugljični dioksid, dušik, etilen itd.
Najvažniji prirodni izvori ugljikovodika su ulje , prirodni gas i ugljen ... Oni tvore bogate naslage u raznim regijama Zemlje.
Prije su se ekstrahirani prirodni proizvodi koristili isključivo kao gorivo. Trenutno su razvijene i široko se koriste metode njihove prerade koje omogućuju izdvajanje vrijednih ugljikovodika koji se koriste i kao visokokvalitetno gorivo i kao sirovina za razne organske sinteze. Bavi se preradom prirodnih izvora sirovina petrokemijska industrija ... Analizirajmo glavne metode prerade prirodnih ugljikovodika.
Najvrjedniji izvor prirodnih sirovina - ulje ... To je uljna tekućina tamno smeđe ili crne boje karakterističnog mirisa, praktički netopiva u vodi. Gustoća ulja je 0,73-0,97 g / cm3. Nafta je složena smjesa različitih tekućih ugljikovodika u kojoj su otopljeni plinoviti i kruti ugljikovodici, a sastav ulja s različitih polja može se razlikovati. Alkani, cikloalkani, aromatski ugljikovodici, kao i organski spojevi koji sadrže kisik, sumpor i dušik mogu biti prisutni u ulju u različitim omjerima.
Sirova nafta se praktički ne koristi, već se prerađuje.
Razlikovati primarna prerada nafte (destilacija ), tj. dijeleći ga na frakcije s različitim vrelištima, i recikliranje (pucanje ), tijekom kojih je struktura ugljikovodika
dovs uključeni u njegov sastav.
Primarna prerada ulja na temelju činjenice da je vrelište ugljikovodika što je veće, to je veća njihova molarna masa. Sastav ulja uključuje spojeve s vrelištima od 30 do 550 ° C. Kao rezultat destilacije, ulje se odvaja u frakcije koje ključaju na različitim temperaturama i sadrže smjese ugljikovodika s različitim molarnim masama. Ti se razlomci koriste na razne načine (vidi tablicu 10.2).
Tablica 10.2. Primarni proizvodi rafinacije ulja.
| Frakcija | Tačka ključanja, ° S | Sastav | Primjena |
| Ukapljeni plin | <30 | Ugljikovodici S 3 -S 4 | Plinovita goriva, sirovine za kemijsku industriju |
| Benzin | 40-200 | Ugljikovodici S 5 - S 9 | Zrakoplovna i automobilska goriva, otapala |
| Nafta | 150-250 | Ugljikovodici S 9 - S 12 | Dizel gorivo, otapalo |
| Kerozin | 180-300 | Ugljikovodici S 9 -S 16 | Dizel goriva, goriva za kućanstvo, goriva za osvjetljenje |
| Plinsko ulje | 250-360 | Ugljikovodici S 12 -S 35 | Dizel gorivo, sirovina za katalitički kreking |
| Lož ulje | > 360 | Viši ugljikovodici, supstance koje sadrže O-, N-, S-, Me | Gorivo za kotlovnice i industrijske peći, sirovine za daljnju destilaciju |
Na loživo ulje otpada oko polovice mase ulja. Stoga se također podvrgava toplinskoj obradi. Da bi se spriječilo raspadanje, loživo ulje se destilira pod smanjenim tlakom. U tom se slučaju dobiva nekoliko frakcija: tekući ugljikovodici, koji se koriste kao ulja za podmazivanje ; mješavina tekućih i krutih ugljikovodika - petrolatum koristi se u pripremi masti; smjesa krutih ugljikovodika - parafin koristi se za proizvodnju laka za cipele, svijeća, šibica i olovaka, kao i za impregnaciju drva; nehlapljivi ostaci - katran koristi se za dobivanje bitumena za ceste, zgrade i krovove.
Sekundarna prerada nafte uključuje kemijske reakcijekoji mijenjaju sastav i kemijsku strukturu ugljikovodika. Njegova raznolikost
ty - toplinsko pucanje, katalitičko krekiranje, katalitičko reformiranje.
Toplinsko pucanje obično izloženi lož ulje i druge frakcije teškog ulja. Na temperaturi od 450-550 ° C i tlaku od 2-7 MPa dolazi do cijepanja molekula ugljikovodika slobodnim radikalima na fragmente s manjim brojem atoma ugljika i nastaju ograničavajući i nezasićeni spojevi:
C 16 H 34 ¾® C 8 H 18 + C 8 H 16
C 8 H 18 ¾®C 4 H 10 + C 4 H 8
Na taj se način dobiva automobilski benzin.
Katalitičko pucanje provodi se u prisutnosti katalizatora (obično alumosilikata) pri atmosferski pritisak i temperature od 550 - 600 ° C. Istodobno se zrakoplovni benzin dobiva iz petroleja i frakcija nafte plinskog ulja.
Cijepanje ugljikovodika u prisutnosti alumosilikata slijedi ionski mehanizam i popraćeno je izomerizacijom, tj. stvaranje smjese zasićenih i nezasićenih ugljikovodika s razgranatim ugljikovim kosturom, na primjer:
CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 3
mačka., t||
C 16 H 34 ¾¾® CH 3 -C -C-CH 3 + CH 3 -C \u003d C - CH-CH 3
Katalitička reforma izvedeno na temperaturi od 470-540 ° C i tlaku od 1-5 MPa uporabom platinske ili platinsko-renijeve katalizatorice nanesene na bazu Al 2 O 3. U tim uvjetima transformacija parafina i
cikloparafinsko ulje do aromatskih ugljikovodika
mačka., t, str
¾¾¾¾® + 3H 2
mačka., t, str
C 6 H 14 ¾¾¾¾® + 4H 2
Katalitički procesi omogućuju dobivanje benzina poboljšane kvalitete zbog visokog sadržaja razgranatih i aromatičnih ugljikovodika. Kvalitetu benzina karakterizira njegova oktanski broj. Što su klipovi više komprimirani smjesu goriva i zraka, to je snaga motora veća. Međutim, kompresija se može provesti samo do određene granice, iznad koje dolazi do detonacije (eksplozije)
mješavina plina, uzrokujući pregrijavanje i prerano trošenje motora. Normalni parafini imaju najmanju otpornost na detonaciju. Sa smanjenjem duljine lanca, povećanjem njegovog grananja i brojem dvostrukih
veze, povećava se; posebno je visoka u aromatičnim ugljikohidratima
prije poroda. Da bi se procijenila otpornost na detonaciju različitih vrsta benzina, uspoređuju se sa sličnim pokazateljima smjese izooktana i n-hep-tana s različitim omjerom komponenata; oktanski broj jednak je postotku izooktana u ovoj smjesi. Što je veći, to je kvaliteta benzina veća. Oktanski broj također se može povećati dodavanjem posebnih sredstava protiv udaraca, na primjer, tetraetil olovo Pb (C 2 H 5) 4, ali takav je benzin i njegovi proizvodi izgaranja otrovni.
Uz tekuće gorivo, u katalitičkim procesima dobivaju se niži plinoviti ugljikovodici, koji se zatim koriste kao sirovina za organsku sintezu.
Još jedan važan prirodni izvor ugljikovodika čija se važnost neprestano povećava - prirodni gas. Sadrži do 98% vol. Metana, 2-3% vol. njegovi najbliži homolozi, kao i nečistoće sumporovodika, dušika, ugljičnog dioksida, plemenitih plinova i vode. Plinovi ispušteni tijekom proizvodnje nafte ( pretjecanje ) sadrže manje metana, ali više njegovih homologa.
Kao gorivo koristi se prirodni plin. Osim toga, destilacijom se iz njega izoliraju pojedinačni zasićeni ugljikovodici, kao i sintetski plin sastoji se uglavnom od CO i vodika; koriste se kao sirovine za razne organske sinteze.
Iskopavaju se u velikim količinama ugljen - heterogeni čvrsti materijal crne ili sivo-crne boje. To je složena smjesa različitih spojeva visoke molekulske mase.
Bitumenski ugljen koristi se kao kruto gorivo i kojem se također podvrgava koksiranje - suha destilacija bez pristupa zraku na 1000-1200 ° C. Kao rezultat ovog postupka: koks , koji je fino podijeljeni grafit i koristi se u metalurgiji kao redukcijsko sredstvo; katran , koji je podvrgnut destilaciji i dobiveni aromatični ugljikovodici (benzen, toluen, ksilen, fenol itd.) i nagib odlazak na pripremu krovnog krovišta; amonijačna voda i koksni plin koji sadrži oko 60% vodika i 25% metana.
Dakle, prirodni izvori ugljikovodika daju
kemijska industrija s raznim i relativno jeftinim sirovinama za organske sinteze, koje omogućuju dobivanje brojnih organskih spojeva kojih nema u prirodi, ali su nužne čovjeku.
Opća shema korištenja prirodnih sirovina za glavnu organsku i petrokemijsku sintezu može se predstaviti kako slijedi.
Arenas Sintezni plin Acetilen Alkeni Alkani
Osnovne organske i petrokemijske sinteze
Kontrolni zadaci.
1222. Koja je razlika između primarne prerade nafte i sekundarne prerade?
1223. Koji spojevi određuju visoku kvalitetu benzina?
1224. Predložite metodu koja omogućava dobivanje etilnog alkohola, počevši od ulja.
Poglavlje 1. GEOKEMIJA NAFTE I ISTRAŽIVANJE GORIVIH FOSILA .. 3
§ 1. Podrijetlo fosilnih goriva. 3
§ 2. Plinske i naftne stijene. četiri
Poglavlje 2. PRIRODNI IZVORI .. 5
Poglavlje 3. INDUSTRIJSKA PROIZVODNJA UGLJIKOVODIKA .. 8
Poglavlje 4. RAFINIRANJE ULJA .. 9
§ 1. Frakcijska destilacija .. 9
§ 2. Pucanje. 12
§ 3. Reforma. trinaest
§ 4. Uklanjanje sumpora .. 14
Poglavlje 5. PRIMJENA UGLJOVODOVODIKA .. 14
§ 1. alkani .. 15
§ 2. Alkeni .. 16
§ 3. Alkin .. 18
§ 4. Arene .. 19
Poglavlje 6. Analiza stanja naftne industrije. 20
Poglavlje 7. Značajke i glavni trendovi naftne industrije. 27
Popis korištene literature ... 33
Prve teorije, koje su razmatrale principe koji reguliraju pojavu naftnih polja, obično su se ograničavale uglavnom na pitanje gdje se ona akumuliraju. Međutim, tijekom posljednjih 20 godina postalo je jasno da je za odgovor na ovo pitanje potrebno razumjeti zašto, kada i u kojim količinama je nafta nastala u određenom bazenu, kao i shvatiti i kao rezultat utvrditi od kojih je procesa nastalo, migriralo i akumuliralo. Te su informacije ključne za poboljšanje učinkovitosti istraživanja nafte.
Do stvaranja fosila ugljikovodika, prema suvremenim pogledima, došlo je kao rezultat složenog niza geokemijskih procesa (vidi sliku 1.) unutar izvornih stijena koje sadrže naftu i plin. U tim procesima komponente različitih bioloških sustava (tvari prirodnog podrijetla) pretvorene su u ugljikovodike i, u manjoj mjeri, u polarne spojeve s različitom termodinamičkom stabilnošću - kao rezultat taloženja tvari prirodnog podrijetla i njihovog naknadnog preklapanja sedimentnim stijenama, pod utjecajem povišene temperature i povišenog tlaka u površinskim slojevima zemljine kore. Primarna migracija tekućih i plinovitih proizvoda iz početnog sloja plina i nafte i njihova naknadna sekundarna migracija (kroz noseće horizonte, škare itd.) U porozne stijene zasićene uljem dovodi do stvaranja naslaga ugljikovodičnih materijala, čija daljnja migracija sprečava se zaključavanjem naslaga između neporoznih slojeva stijena ...
U ekstraktima organske tvari iz sedimentnih stijena biogenog podrijetla nalaze se spojevi iste kemijske strukture kao spojevi ekstrahirani iz nafte. Za geokemiju su posebno važni neki od ovih spojeva koji se smatraju "biološkim oznakama" ("kemijskim fosilima"). Takvi ugljikovodici imaju mnogo zajedničkog sa spojevima koji se nalaze u biološkim sustavima (na primjer, s lipidima, pigmentima i metabolitima) iz kojih je nastalo ulje. Ovi spojevi ne samo da pokazuju biogeno podrijetlo prirodnih ugljikovodika, već također pružaju vrlo važne informacije o plinovima i naftonosnim stijenama, kao i o prirodi sazrijevanja i podrijetla, migraciji i biorazgradnji koja je dovela do stvaranja specifične nafte i plina depoziti.
Slika 1 Geokemijski procesi koji dovode do stvaranja fosilnih ugljikovodika.
Fino raspršena sedimentna stijena smatra se plinovitom stijenom koja je tijekom prirodnog taloženja dovela ili je mogla dovesti do stvaranja i ispuštanja značajnih količina nafte i (ili) plina. Klasifikacija takvih stijena temelji se na uzimajući u obzir sadržaj i vrstu organske tvari, stanje njenog metamorfnog razvoja (kemijske transformacije koje se događaju na temperaturama od približno 50-180 ° C), kao i prirodu i količinu ugljikovodika koji može se dobiti iz njega. Kerogen organske tvari u biogenim sedimentnim stijenama može se naći u najrazličitijim oblicima, ali se može podijeliti u četiri glavne vrste.
1) Liptiniti - imaju vrlo visok udio vodika, ali nizak udio kisika; njihov je sastav posljedica prisutnosti alifatskih ugljikovih lanaca. Pretpostavlja se da su liptiniti nastali uglavnom od algi (obično podvrgnutih bakterijskoj razgradnji). Imaju visoku sposobnost pretvaranja u ulje.
2) Ekstiti - imaju visok udio vodika (međutim, niži od sadržaja liptinita), bogate alifatskim lancima i zasićenim naftenima (aliciklički ugljikovodici), kao i aromatske prstenove i funkcionalne skupine koje sadrže kisik. Ova organska tvar nastaje od biljnih materijala poput spora, peludi, kutikule i drugih strukturnih dijelova biljaka. Exiniti imaju dobru sposobnost transformacije u naftu i plinski kondenzat, a na višim stupnjevima metamorfne evolucije u plin.
3) Vitrshits - imaju nizak udio vodika, visok udio kisika i sastoje se uglavnom od aromatičnih struktura s kratkim alifatskim lancima povezanim funkcionalnim skupinama koje sadrže kisik. Nastaju od strukturiranog drvenog (lignoceluloznog) materijala i imaju ograničenu sposobnost pretvaranja u ulje, ali dobra sposobnost gazificirati.
4) Inertiniti - Riječ je o crnim neprozirnim klastičnim stijenama (s visokim udjelom ugljika i malim udjelom vodika) koje su nastale od jako promijenjenih drvenastih prethodnika. Nemaju mogućnost pretvaranja u naftu i plin.
Glavni čimbenici po kojima se prepoznaje plinovito-naftna stijena su sadržaj kerogena u njoj, vrsta organske tvari u kerogenu i stupanj metamorfne evolucije ove organske tvari. Dobre stijene na bazi nafte su one koje sadrže 2-4% organske tvari tipa iz kojeg se mogu stvoriti i osloboditi odgovarajući ugljikovodici. Pod povoljnim geokemijskim uvjetima ulje se može stvoriti iz sedimentnih stijena koje sadrže organske tvari poput liptinita i egzinita. Oblikovanje plinskih naslaga obično se događa u stijenama bogatim vitrinitom ili kao rezultat toplinskog pucanja izvorno nastalog ulja.
Kao rezultat naknadnog zatrpavanja sedimenata organske tvari ispod gornjih slojeva sedimentnih stijena, ta je materija izložena sve više i više visoke temperature, što dovodi do termičke razgradnje kerogena i stvaranja nafte i plina. Stvaranje nafte u količinama od interesa za komercijalni razvoj polja događa se pod određenim uvjetima u smislu vremena i temperature (dubina pojave), a vrijeme formiranja je duže, što je temperatura niža (to je lako razumjeti ako je pretpostavljamo da se reakcija odvija prema jednadžbi prvog reda i ima Arrheniusovu ovisnost o temperaturi). Primjerice, ista količina ulja koja je nastala na 100 ° C za oko 20 milijuna godina trebala bi nastati na 90 ° C za 40 milijuna godina, a na 80 ° C za 80 milijuna godina. Brzina stvaranja ugljikovodika iz kerogena približno se udvostručuje za svakih 10 ° C povećanja temperature. ali kemijski sastav kerogen. može biti izuzetno raznolik, pa se stoga navedeni odnos između vremena sazrijevanja ulja i temperature ovog postupka može smatrati samo osnovom za približne procjene.
Suvremena geokemijska ispitivanja pokazuju da na kontinentalnom pojasu Sjevernog mora porast dubine na svakih 100 m prati porast temperature od približno 3 ° C, što znači da su sedimentne stijene bogate organskim tvarima na dubini stvarale tekuće ugljikovodike od 2500-4000 m tijekom 50-80 milijuna godina. Lagana ulja i kondenzati, očito, nastali su na dubini od 4000-5000 m, a metan (suhi plin) - na dubini većoj od 5000 m.
Prirodni izvori ugljikovodika su fosilna goriva - nafta i plin, ugljen i treset. Ležišta sirove nafte i plina nastala su prije 100-200 milijuna godina iz mikroskopskih morske biljke i životinje koje su bile uključene u sedimentne stijene nastale na dnu mora. Nasuprot tome, ugljen i treset počeli su se stvarati prije 340 milijuna godina iz biljaka koje su rasle na kopnu.
Prirodni plin i sirova nafta obično se nalaze zajedno s vodom u slojevima koji nose naftu i nalaze se između slojeva stijena (slika 2). Izraz "prirodni plin" također se odnosi na plinove koji nastaju u prirodni uvjeti kao rezultat razgradnje ugljena. Prirodni plin i sirova nafta razvijaju se na svim kontinentima, s izuzetkom Antarktike. Najveći svjetski proizvođači prirodnog plina su Rusija, Alžir, Iran i Sjedinjene Države. Najveći proizvođači sirove nafte su Venezuela, Saudijska Arabija, Kuvajt i Iran.
Prirodni plin sastoji se uglavnom od metana (tablica 1).
Sirova nafta je uljna tekućina koja može varirati u boji od tamno smeđe ili zelene do gotovo bezbojne. Sadrži velik broj alkana. Među njima su nerazgranati alkani, razgranati alkani i cikloalkani s brojem atoma ugljika od pet do 40. Počinje industrijsko ime za te cikloalkane. Sirova nafta također sadrži približno 10% aromatskih ugljikovodika, kao i male količine drugih spojeva koji sadrže sumpor, kisik i dušik.
Slika 2 Prirodni plin i sirova nafta nalaze se zarobljeni između slojeva stijena.
Tablica 1. Sastav prirodnog plina
Ugljen je najstariji izvor energije s kojim je čovječanstvo upoznato. To je mineral (slika 3) koji je pritom nastao iz biljne tvari metamorfizam. Metamorfne stijene su stijene čiji je sastav pretrpio promjene u uvjetima visokog pritiska i visokih temperatura. Produkt prve faze u procesu stvaranja ugljena je treset, koja je razgrađena organska tvar. Ugljen nastaje od treseta nakon što je prekriven sedimentnim stijenama. Te se sedimentne stijene nazivaju preopterećenima. Preopterećene oborine smanjuju sadržaj vlage u tresetu.
U klasifikaciji ugljena koriste se tri kriterija: čistoća (određuje se relativnim udjelom ugljika u postocima); tip (određuje se prema sastavu izvorne biljne tvari); razred (ovisi o stupnju metamorfizma).
Najniži fosilni ugljen je mrki ugljen i lignit (Tablica 2). Najbliži su tresetu i karakterizira ih relativno nizak udio ugljika i visok udio vlage. Ugljen karakterizira niži sadržaj vlage i široko se koristi u industriji. Najsušiji i najtvrđi ugljen je antracit. Koristi se za grijanje kuće i kuhanje.
Nedavno zahvaljujući tehnički napredak postaje sve ekonomičniji uplinjavanje ugljena. Proizvodi za uplinjavanje ugljena uključuju ugljični monoksid, ugljični dioksid, vodik, metan i dušik. Koriste se kao plinovito gorivo ili kao sirovina za proizvodnju raznih kemijskih proizvoda i gnojiva.
Ugljen, kao što je opisano u nastavku, važan je izvor sirovina za proizvodnju aromatičnih sastojaka.
Slika 3 Varijanta molekularnog modela ugljena niske kvalitete. Ugljen je složena mješavina kemikalija koja uključuje ugljik, vodik i kisik, kao i male količine dušika, sumpora i drugih elemenata. Uz to, sastav ugljena, ovisno o vrsti, uključuje različitu količinu vlage i razne minerale.
Slika 4 Ugljikovodici pronađeni u biološkim sustavima.
Ugljikovodici se prirodno nalaze ne samo u fosilnim gorivima, već i u nekim materijalima biološkog podrijetla. Prirodna guma je primjer prirodnog ugljikovodičnog polimera. Molekula gume sastoji se od tisuća strukturnih jedinica, a to su metilbuta-1,3-dien (izopren); njegova je struktura shematski prikazana na sl. 4. Metilbuta-1,3-dien ima sljedeću strukturu:
Prirodna guma. Oko 90% prirodne gume koja se trenutno kopa u cijelom svijetu potječe od brazilskog stabla gume Hevea brasiliensis, koje se uglavnom uzgaja u ekvatorijalnoj Aziji. Sok ovog drveta, koji je lateks (koloidna vodena otopina polimera), sakuplja se od posjekotina napravljenih nožem u kori. Lateks sadrži približno 30% gume. Njegove sitne čestice suspendirane su u vodi. Sok se ulijeva u aluminijske posude, gdje se dodaje kiselina, prisiljavajući gumu da se zgruša.
Mnogi drugi prirodni spojevi također sadrže izoprenske strukturne fragmente. Na primjer, limonen sadrži dva izoprenska dijela. Limonen je glavni sastojak ulja ekstrahiranih iz kore agruma poput limuna i naranče. Ovaj spoj pripada klasi spojeva koji se nazivaju terpeni. Terpeni sadrže 10 atoma ugljika u svojim molekulama (C10 -spojevi) i uključuju dva izoprenska dijela međusobno povezana u seriju ("od glave do repa"). Spojevi s četiri izoprenska ostatka (spojevi C20) nazivaju se diterpeni, a oni sa šest izoprenskih ostataka nazivaju se triterpeni (spojevi C30). Skvalen, koji se nalazi u ulju jetre morskog psa, triterpen je. Tetraterpeni (spojevi C 40) sadrže osam izoprenskih dijelova. Tetraterpeni se nalaze u biljnim i životinjskim pigmentima masti. Njihova boja je zbog prisutnosti dugog konjugiranog sustava dvostrukih veza. Na primjer, β-karoten odgovoran je za karakterističnu narančastu boju mrkve.
Alkani, alkeni, alkini i areni dobivaju se preradom nafte (vidi dolje). Ugalj je također važan izvor sirovina za proizvodnju ugljikovodika. U tu se svrhu ugljen zagrijava bez pristupa zraku u retorti peći. Rezultat su koks, katran, amonijak, sumporovodik i plin ugljena. Taj se proces naziva destruktivna destilacija ugljena. Daljnjom frakcijskom destilacijom katrana ugljena dobivaju se različita područja (tablica 3). Kada koks stupi u interakciju s parom, dobiva se vodeni plin:
Tablica 3. Neki aromatski spojevi dobiveni frakcijskom destilacijom katrana ugljena (katrana)
Alkani i alkeni mogu se dobiti iz vodenog plina postupkom Fischer-Tropsch. Za to se vodeni plin pomiješa s vodikom i prođe preko površine katalizatora željeza, kobalta ili nikla na povišenoj temperaturi i pod tlakom od 200-300 atm.
Fischer-Tropschov postupak također omogućava proizvodnju metanola i drugih organskih spojeva koji sadrže kisik iz vodenog plina:
Ova se reakcija provodi u prisutnosti krom (III) oksidnog katalizatora na temperaturi od 300 ° C i pod tlakom od 300 atm.
U industrijaliziranim zemljama ugljikovodici poput metana i etilena sve se više dobivaju iz biomase. Bioplin se uglavnom sastoji od metana. Etilen se može dobiti dehidracijom etanola koji se proizvodi tijekom procesa fermentacije.
Kalcijev dikarbid se također dobiva iz koksa zagrijavanjem njegove smjese s kalcijevim oksidom na temperaturama iznad 2000 ° C u električnoj peći:
Kada kalcijev dikarbid stupi u interakciju s vodom, nastaje acetilen. Ovaj postupak otvara novu priliku za sintezu nezasićenih ugljikovodika iz koksa.
Sirova nafta složena je smjesa ugljikovodika i drugih spojeva. U ovom se obliku malo koristi. Prvo se prerađuje u druge proizvode koji imaju praktičnu uporabu. Stoga se sirova nafta tankerima ili cjevovodima transportira do rafinerija.
Rafiniranje nafte uključuje niz fizikalnih i kemijskih procesa: frakcijska destilacija, pucanje, reformiranje i uklanjanje sumpora.
Sirova nafta razdvaja se na mnoge sastavne dijelove jednostavnom, frakcijskom destilacijom i vakuumskom destilacijom. Priroda ovih procesa, kao i broj i sastav nastalih uljnih frakcija, ovise o sastavu sirove nafte i o zahtjevima za raznim frakcijama.
Iz sirove nafte se prije svega uklanjaju plinske nečistoće otopljene u njoj podvrgavanjem jednostavnoj destilaciji. Zatim se ulje podvrgne primarna destilacija , uslijed čega se dijeli na plin, laku i srednju frakciju te loživo ulje. Daljnja frakcijska destilacija lakih i srednjih frakcija, kao i vakuumska destilacija mazuta dovodi do nastanka veliki broj razlomci. Stol 4 prikazuje raspone vrelišta i sastav različitih frakcija ulja, a na sl. Slika 5 prikazuje shemu uređaja primarne destilacijske (rektifikacijske) kolone za destilaciju ulja. Okrenimo se sada opisu svojstava pojedinih uljnih frakcija.
Tablica 4. Tipične frakcije destilacije ulja
Slika 5 Primarna destilacija sirove nafte.
Frakcija plina. Plinovi koji nastaju tijekom prerade nafte najjednostavniji su nerazgranati alkani: etan, propan i butani. Ova frakcija ima industrijsko ime rafinerijskog (naftnog) plina. Ukloni se iz sirove nafte prije nego što se podvrgne primarnoj destilaciji ili se dobiva iz frakcije benzina nakon primarne destilacije. Rafinerijski plin koristi se kao plinovito gorivo ili se ukapljuje pod pritiskom za proizvodnju ukapljenog naftnog plina. Potonji se prodaje kao tekuće gorivo ili se koristi kao sirovina za proizvodnju etilena u jedinicama za krekiranje.
Frakcija benzina. Ova se frakcija koristi za dobivanje različitih vrsta motornog goriva. Smjesa je različitih ugljikovodika, uključujući nerazgranate i razgranate alkane. Karakteristike izgaranja nerazgranatih alkana nisu idealno prikladne za motore s unutarnjim izgaranjem. Stoga je frakcija benzina često podvrgnuta toplinskom reformiranju kako bi se nerazgranate molekule pretvorile u razgranate. Prije upotrebe, ova se frakcija obično pomiješa s razgranatim alkanima, cikloalkanima i aromatičnim spojevima dobivenim iz drugih frakcija katalitičkim krekiranjem ili reformingom.
Kvaliteta benzina kao goriva u vozilu određena je oktanskom ocjenom. Označava volumni postotak 2,2,4-trimetilpentana (izooktana) u smjesi 2,2,4-trimetilpentana i heptana (ravnolančani alkan) koji ima iste karakteristike sagorijevanja kao i ispitivani benzin.
Loše motorno gorivo ima nulti oktanski broj, a dobro gorivo-oktanski broj je 100. Oktanski broj benzinske frakcije dobivene iz sirove nafte obično ne prelazi 60. Karakteristike izgaranja benzina poboljšavaju se dodatkom aditiva protiv udaraca, koji je tetraetil olovo (IV), Pb (C2H5) 4. Tetraetil olovo je bezbojna tekućina koja se dobiva zagrijavanjem kloroetana s legurom natrija i olova:
Kad gori benzin koji sadrži ovaj aditiv, nastaju čestice olova i olovnog (II) oksida. Usporavaju određene faze izgaranja benzinskog goriva i tako sprječavaju detonaciju. Zajedno s tetraetilnim olovom, benzinu se dodaje još 1,2-dibrometan. Reagira s olovom i olovom (II) stvarajući olovni (II) bromid. Budući da je olovni (II) bromid hlapljiv spoj, uklanja se iz motora automobila ispušnim plinovima.
Nafta (nafta). Ova frakcija destilacije nafte dobiva se u intervalu između frakcija benzina i kerozina. Sastoji se uglavnom od alkana (tablica 5).
Nafta se također dobiva frakcijskom destilacijom lagane uljne frakcije dobivene iz katrana ugljena (tablica 3). Nafta iz katrana ugljena ima visok udio aromatskih ugljikovodika.
Većina nafte iz destilacije nafte reformira se kako bi se pretvorila u benzin. Međutim, značajan se dio koristi kao sirovina za proizvodnju ostalih kemikalija.
Tablica 5. Sastav ugljikovodika frakcije nafte tipičnog bliskoistočnog ulja
Kerozin ... Kerozinska frakcija destilacije ulja sastoji se od alifatskih alkana, naftalena i aromatskih ugljikovodika. Dio se pročišćava da bi se koristio kao izvor zasićenih ugljikovodika-parafina, a drugi dio se krekira i pretvara u benzin. Međutim, većina petroleja koristi se kao gorivo za mlazne zrakoplove.
Plinsko ulje ... Ova frakcija rafiniranog ulja poznata je pod nazivom dizel gorivo. Dio je ispucao za proizvodnju rafinerijskog plina i benzina. Međutim, plinsko ulje se uglavnom koristi kao gorivo za dizel motore. U dizelskom motoru gorivo se pali povećanjem tlaka. Stoga rade bez svjećica. Plinsko ulje također se koristi kao gorivo za industrijske peći.
Lož ulje ... Ova frakcija ostaje nakon uklanjanja svih ostalih frakcija iz ulja. Većina se koristi kao tekuće gorivo za grijanje kotlova i stvaranje pare u industrijskim postrojenjima, elektranama i brodskim motorima. Međutim, neko se loživo ulje destilira vakuumom da bi se dobilo ulje za podmazivanje i parafinski vosak. Ulja za podmazivanje se dalje rafiniraju ekstrakcijom otapala. Tamni, viskozni materijal koji ostaje nakon vakuumske destilacije loživog ulja naziva se "bitumen" ili "asfalt". Od njega se izrađuju cestovne površine.
Razgovarali smo o tome kako frakcijska destilacija i vakuumska destilacija, zajedno s ekstrakcijom otapala, omogućuju razdvajanje sirove nafte u razne praktično važne frakcije. Svi su ti procesi fizički. Ali za rafinaciju nafte koriste se i kemijski procesi. Ti se procesi mogu svrstati u dvije vrste: pucanje i reformiranje.
U tom se procesu velike molekule frakcija sirovog ulja s visokim vrelištem razgrađuju na manje molekule koje čine frakcije s niskim vrelištem. Krekiranje je neophodno jer potražnja za frakcijama ulja s niskim vrelištem - posebno benzinom - često nadmašuje dostupnost frakcijske destilacije sirove nafte.
Kao rezultat pucanja, osim benzina, dobivaju se i alkeni koji su neophodni kao sirovine za kemijsku industriju. Krekiranje se pak dijeli na tri glavne vrste: hidrokrekiranje, katalitičko krekiranje i toplinsko pucanje.
Hidrokrekiranje ... Ova vrsta pucanja pretvara frakcije ulja s visokim vrelištem (voskovi i teška ulja) u frakcije niskog vrenja. Postupak hidrokrekinga uključuje zagrijavanje frakcije koja će biti ispucana pod vrlo visokim tlakom u atmosferi vodika. To dovodi do pucanja velikih molekula i dodavanja vodika njihovim fragmentima. Kao rezultat, nastaju male zasićene molekule. Hidrokreking se koristi za proizvodnju plinskog ulja i benzina iz težih frakcija.
Katalitičko pucanje. Ova metoda dovodi do stvaranja smjese zasićenih i nezasićenih proizvoda. Katalitičko krekiranje provodi se na relativno niskim temperaturama, a kao katalizator koristi se smjesa silicijevog dioksida i glinice. Na taj se način iz frakcija teške nafte dobivaju visokokvalitetni benzin i nezasićeni ugljikovodici.
Toplinsko pucanje. Velike molekule ugljikovodika sadržane u teške frakcije ulja se mogu razgraditi na manje molekule zagrijavanjem tih frakcija do temperatura iznad njihova vrelišta. Kao i kod katalitičkog krekiranja, i u ovom se slučaju dobiva smjesa zasićenih i nezasićenih proizvoda. Na primjer,
Termičko pucanje posebno je važno za proizvodnju nezasićenih ugljikovodika poput etilena i propena. Za toplinsko pucanje koriste se jedinice za krekiranje parom. U tim se instalacijama ugljikovodična sirovina prvo zagrije u peći na 800 ° C, a zatim razrijedi parom. To povećava prinos alkena. Nakon što se velike molekule početnih ugljikovodika podijele na manje molekule, vrući plinovi se vodom ohlade na oko 400CC, koja se pretvara u komprimiranu paru. Tada ohlađeni plinovi ulaze u rektifikacijski (frakcijski) stupac, gdje se hlade na 40 ° C. Kondenzacija većih molekula dovodi do stvaranja benzina i plinskog ulja. Nekondenzirani plinovi komprimiraju se u kompresoru, koji se pokreće stlačenom parom koja se stvara u fazi hlađenja plina. Konačno odvajanje proizvoda provodi se u frakcijskim destilacijskim kolonama.
Tablica 6. Prinos proizvoda krekiranja s parom iz različitih ugljikovodičnih sirovina (tež.%)
U europskim zemljama nafta je glavna sirovina za proizvodnju nezasićenih ugljikovodika pomoću katalitičkog krekiranja. U Sjedinjenim Državama etan je primarna sirovina za tu svrhu. Lako se dobiva u rafinerijama kao jedan od sastojaka ukapljenog naftnog plina ili iz prirodnog plina, kao i iz naftnih bušotina kao jedan od sastojaka povezanih prirodnih plinova. Propan, butan i plinsko ulje također se koriste kao sirovina za krekiranje parom. Proizvodi krekiranja etana i nafte navedeni su u tablici. 6.
Reakcije pucanja odvijaju se radikalnim mehanizmom.
Za razliku od pucanja koje veće molekule razgrađuje na manje, procesi reformiranja mijenjaju strukturu molekula ili ih kombiniraju u veće molekule. Reforming se koristi u preradi sirove nafte za pretvaranje frakcija benzina niske kvalitete u frakcije visoke kvalitete. Osim toga, koristi se za dobivanje sirovina za petrokemijsku industriju. Procesi reformiranja mogu se klasificirati u tri vrste: izomerizacija, alkiliranje i ciklizacija i aromatizacija.
Izomerizacija ... U tom procesu molekule jednog izomera podvrgavaju se preuređivanju da bi nastale drugi izomeri. Postupak izomerizacije vrlo je važan za poboljšanje kvalitete frakcije benzina dobivene nakon primarne destilacije sirove nafte. Već smo naznačili da ova frakcija sadrži previše nerazgranatih alkana. Oni se mogu pretvoriti u razgranate alkane zagrijavanjem ove frakcije na 500-600 ° C pod tlakom od 20-50 atm. Taj se proces naziva toplinska reforma.
Za izomerizaciju nerazgranatih alkana također se mogu koristiti katalitička reforma ... Na primjer, butan se može izomerizirati u 2-metil-propan uporabom katalizatora aluminij-klorida na 100 ° C ili više:
Ova reakcija ima ionski mehanizam, koji se provodi uz sudjelovanje karbokationa.
Alkilacija ... U tom su procesu alkani i alkeni koji su ispucali ponovno spojeni u visokokvalitetne benzine. Takvi alkani i alkeni obično imaju dva do četiri atoma ugljika. Postupak se izvodi na niskoj temperaturi koristeći jako kiseli katalizator kao što je sumporna kiselina:
Ova se reakcija odvija prema ionskom mehanizmu uz sudjelovanje karbokacije (CH 3) 3 C +.
Ciklizacija i aromatizacija. Kada se narezci benzina i nafte dobiveni kao rezultat primarne destilacije sirove nafte prebace preko površine katalizatora poput platine ili molibden (VI) oksida, na nosaču glinice, na temperaturi od 500 ° C i pod pritiskom od 10-20 atm, dolazi do ciklizacije s naknadnom aromatizacijom heksana i ostalih alkana s duljim nerazgranatim lancima:
Poziva se uklanjanje vodika iz heksana, a zatim iz cikloheksana dehidrogenacija ... Reforma ovog tipa u osnovi je jedan od procesa pucanja. To se naziva platformiranje, katalitičko reformiranje ili jednostavno reformiranje. U nekim se slučajevima vodik uvodi u reakcijski sustav kako bi se spriječilo potpuno razlaganje alkana na ugljik i održala katalizatorska aktivnost. U tom se slučaju postupak naziva hidroformiranje.
Sirova nafta sadrži sumporovodik i druge spojeve koji sadrže sumpor. Sadržaj sumpora u ulju ovisi o polju. Ulje koje se dobiva s kontinentalnog pojasa Sjevernog mora ima nizak udio sumpora. Kada se sirova nafta destilira, organski spojevi koji sadrže sumpor razgrađuju se, a kao rezultat toga nastaje dodatni sumporovodik. Vodikov sulfid ulazi u rafinerijski plin ili frakciju UNP-a. Budući da sumporovodik ima svojstva slabe kiseline, on se može ukloniti obradom naftnih proizvoda s nekom slabom bazom. Sumpor se može ekstrahirati iz tako dobivenog sumporovodika sagorijevanjem sumporovodika u zraku i propuštanjem produkata izgaranja preko površine glinice katalizatora na temperaturi od 400 ° C. Cjelokupna reakcija ovog postupka opisana je jednadžbom
Otprilike 75% svih elementarnih sumpora koje industrija trenutno koristi u nesocijalističkim zemljama dobiva se iz sirove nafte i prirodnog plina.
Otprilike 90% svega proizvedenog ulja koristi se kao gorivo. Unatoč činjenici da je dio ulja koji se koristi za dobivanje petrokemijskih proizvoda mali, ti su proizvodi vrlo važni. Mnogo tisuća organskih spojeva dobiva se iz proizvoda destilacije ulja (tablica 7). Zauzvrat se koriste za dobivanje tisuća proizvoda koji zadovoljavaju ne samo hitne potrebe suvremenog društva, već i potrebe za udobnošću (slika 6).
Tablica 7. Ugljikovodična sirovina za kemijsku industriju
Iako su različite skupine kemijskih proizvoda naznačene na sl. 6 se široko nazivaju petrokemijskim proizvodima, jer su dobiveni iz nafte, valja napomenuti da su mnogi organski proizvodi, posebno aromatični, industrijski dobiveni iz katrana ugljena i drugih sirovina. Ipak, približno 90% svih sirovina za organsku industriju potječe od nafte.
Ispod su tipični primjeri koji pokazuju upotrebu ugljikovodika kao sirovine za kemijsku industriju.
Slika 6 Primjena petrokemijskih proizvoda.
Metan nije samo jedno od najvažnijih goriva, već ima i mnoge druge namjene. Koristi se za dobivanje tzv sintetski plin , ili sintetički plin. Poput vodenog plina koji se proizvodi iz koksa i pare, sintetski plin je smjesa ugljičnog monoksida i vodika. Plin za sintezu dobiva se zagrijavanjem metana ili nafte na oko 750 ° C pod tlakom od oko 30 atm u prisutnosti nikal katalizatora:
Sintezni plin koristi se za proizvodnju vodika u Haberovom procesu (sinteza amonijaka).
Sintezni plin se također koristi za proizvodnju metanola i drugih organskih spojeva. U procesu proizvodnje metanola sintetski plin prolazi površinom katalizatora od cinkovog oksida i bakra pri temperaturi od 250 ° C i tlaku od 50-100 atm, što dovodi do reakcije
Sintezni plin koji se koristi za ovaj postupak mora se pažljivo očistiti od nečistoća.
Metanol se lako može katalitički razgraditi da bi se ponovno dobio sintetički plin. Vrlo je prikladno koristiti za transport sintetskog plina. Metanol je jedna od najvažnijih sirovina za petrokemijsku industriju. Primjenjuje se, na primjer, za dobivanje octene kiseline:
Katalizator ovog postupka je topljivi anionski kompleks rodija. Ova metoda koristi se za industrijsku proizvodnju octene kiseline, čija je potražnja veća od proizvodnje iz procesa fermentacije.
Topivi rodijevi spojevi mogu se u budućnosti koristiti kao homogeni katalizatori za proizvodnju etana-1,2-diola iz sintetskog plina:
Ova se reakcija odvija na temperaturi od 300 ° C i tlaku od oko 500-1000 atm. Trenutno takav postupak nije ekonomski isplativ. Produkt ove reakcije (trivijalni naziv joj je etilen glikol) koristi se kao sredstvo protiv smrzavanja i za proizvodnju raznih poliestera, poput terilena.
Metan se također koristi za proizvodnju klorometana, poput triklorometana (kloroform). Klorometani imaju razne namjene. Na primjer, klorometan se koristi u proizvodnji silikona.
Napokon, metan se sve više koristi za proizvodnju acetilena
Ova se reakcija odvija na približno 1500 ° C. Da bi se metan zagrijao na takvu temperaturu, on se izgara u uvjetima ograničenog pristupa zraku.
Etan također ima niz važnih namjena. Koristi se u procesu proizvodnje kloroetana (etil klorida). Kao što je gore spomenuto, etil klorid se koristi za dobivanje tetraetil olova (IV). U Sjedinjenim Državama etan je važna sirovina za proizvodnju etilena (tablica 6).
Propan igra važnu ulogu u industrijskoj proizvodnji aldehida kao što su metanal (mravlji aldehid) i etanal (acetaldehid). Te su tvari posebno važne u industriji plastike. Od butana se izrađuje buta-1,3-dien, koji se, kako je opisano u nastavku, koristi od sintetičke gume.
Etilen ... Etilen je jedan od najvažnijih alkena i općenito jedan od najvažnijih proizvoda petrokemijske industrije. Sirovina je za mnoge plastične mase. Navedimo ih.
Polietilen ... Polietilen je proizvod polimerizacije etilena:
Polikloroetilen ... Taj se polimer naziva i polivinilklorid (PVC). Dobiva se iz kloroetilena (vinilklorida), koji se pak dobiva iz etilena. Ukupni odgovor:
1,2-dikloroetan dobiva se u obliku tekućine ili plina uporabom cinkovog klorida ili željeznog (III) klorida kao katalizatora.
Kada se 1,2-dikloroetan zagrije na temperaturu od 500 ° C pod tlakom od 3 atm u prisutnosti pumice, nastaje kloroetilen (vinilklorid)
Druga metoda za proizvodnju kloroetilena temelji se na zagrijavanju smjese etilena, klorovodika i kisika na 250 ° C u prisutnosti bakrenog (II) klorida (katalizatora):
Poliesterska vlakna. Primjer takvog vlakna je terilen. Dobiva se iz etan-1,2-diola, koji se pak sintetizira iz epoksietana (etilen oksida) kako slijedi:
Etan-1,2-diol (etilen glikol) također se koristi kao antifriz i za proizvodnju sintetičkih deterdženata.
Etanol se dobiva hidratacijom etilena uporabom fosforne kiseline na silikatnom nosaču kao katalizatoru:
Etanol se koristi za proizvodnju etanala (acetaldehida). Osim toga, koristi se kao otapalo za lakove i lakove, kao i u kozmetičkoj industriji.
Napokon, etilen se također koristi za dobivanje kloroetana, koji se, kao što je gore spomenuto, koristi za proizvodnju tetraetilnog olova (IV), aditiva protiv udaraca u benzinima.
Propeni ... Propen (propilen), poput etilena, koristi se za sintezu različitih kemijskih proizvoda. Mnogi od njih koriste se u proizvodnji plastike i gume.
Polipropen ... Polipropen je proizvod polimerizacije propena:
Propanon i propenal. Propanon (aceton) se široko koristi kao otapalo, a koristi se i u proizvodnji plastike poznate kao pleksiglas (polimetil metakrilat). Propanon se dobiva iz (1-metiletil) benzena ili iz propan-2-ola. Potonji se dobiva iz propena kako slijedi:
Oksidacija propena u prisutnosti bakrenog (II) oksidnog katalizatora na temperaturi od 350 ° C dovodi do proizvodnje propenala (akrilnog aldehida):
Propan-1,2,3-triol. Propan-2-ol, vodikov peroksid i propenal dobiveni u gore navedenom postupku mogu se koristiti za proizvodnju propan-1,2,3-triola (glicerin):
Glicerin se koristi u proizvodnji celofanskog filma.
Propennitril (akrilonitril). Ovaj se spoj koristi za izradu sintetičkih vlakana, gume i plastike. Dobiva se propuštanjem smjese propena, amonijaka i zraka preko površine molibdatnog katalizatora na temperaturi od 450 ° C:
Metilbuta-1,3-dien (izopren). Sintetička guma dobiva se njegovom polimerizacijom. Izopren se priprema slijedećim višestupanjskim postupkom:
Epoksipropan koristi se za proizvodnju poliuretanskih pjena, poliestera i sintetičkih deterdženata. Sintetizira se na sljedeći način:
Buta-1-en, ali-2-en i buta-1,2-dien koriste se za proizvodnju sintetičke gume. Ako se buteni koriste kao sirovine za ovaj postupak, prvo se pretvaraju u buta-1,3-dien dehidrogenacijom u prisutnosti katalizatora - smjese krom (III) oksida s aluminijevim oksidom:
Najvažniji predstavnik niza alkina je etin (acetilen). Acetilen ima brojne primjene, na primjer:
- kao gorivo u gorionikima kisika i acetilena za rezanje i zavarivanje metala. Kad acetilen izgori u čistom kisiku, u njegovom plamenu razvijaju se temperature do 3000 ° C;
- za proizvodnju kloroetilena (vinilklorida), iako etilen sada postaje najvažnija sirovina za sintezu kloroetilena (vidi gore).
- za dobivanje otapala 1,1,2,2-tetrakloroetana.
Benzen i metilbenzen (toluen) proizvode se u velikim količinama od prerade sirove nafte. Budući da se metilbenzen u ovom slučaju dobiva i u većim količinama nego što je potrebno, dio se pretvara u benzen. U tu svrhu smjesa metilbenzena s vodikom prolazi se površinom platinastog katalizatora na nosaču glinice pri temperaturi od 600 ° C pod tlakom:
Taj se proces naziva hidroalkilacija .
Benzen se koristi kao sirovina za brojne plastike.
(1-metiletil) benzen (kumen ili 2-fenilpropan). Koristi se za proizvodnju fenola i propanona (acetona). Fenol se koristi za sintezu različitih guma i plastike. Slijede tri koraka u procesu proizvodnje fenola.
Poli (feniletilen) (polistiren). Monomer ovog polimera je fenil etilen (stiren). Dobiva se iz benzena:
Udio Rusije u svjetskoj proizvodnji mineralnih sirovina i dalje je visok i iznosi 11,6% za naftu, a za plin 28,1% za ugljen - 12-14%. Po količini dokazanih rezervi mineralnih sirovina, Rusija zauzima vodeću poziciju u svijetu. S okupiranim teritorijom od 10%, 12-13% svjetskih rezervi nafte koncentrirano je u utrobi Rusije, 35% - plina, 12% - ugljena. U strukturi mineralne baze zemlje više od 70% rezervi otpada na resurse gorivno-energetskog kompleksa (nafta, plin, ugljen). Ukupni trošak istraženih i procijenjenih mineralnih sirovina iznosi 28,5 bilijuna dolara, što je za red veličine veće od cijene svih privatiziranih nekretnina u Rusiji.
Tablica 8. Gorivno-energetski kompleks Ruske Federacije
Kompleks goriva i energije okosnica je domaćeg gospodarstva: udio Gorivno-energetski kompleks u ukupnom opsegu izvoza u 1996. iznosit će gotovo 40% (25 milijardi USD). Oko 35% svih prihoda saveznog proračuna za 1996. godinu (121 od 347 bilijuna rubalja) planirano je da dolazi iz aktivnosti poduzeća kompleksa. Udio gorivno-energetskog kompleksa u ukupnom volumenu tržišnih proizvoda koje ruska poduzeća planiraju proizvesti u 1996. opipljiv je - od 968 bilijuna rubalja. tržišnih proizvoda (u tekućim cijenama), udio poduzeća u gorivno-energetskom kompleksu iznosit će gotovo 270 bilijuna rubalja ili više od 27% (tablica 8). Kompleks goriva i energije i dalje je najveći industrijski kompleks koji ulaže kapitalna ulaganja (preko 71 bilijuna rubalja 1995.) i privlači ulaganja (1,2 milijarde USD samo od Svjetske banke tijekom posljednje dvije godine) u poduzeća svih svojih industrija.
Naftna industrija Ruske Federacije razvijala se tijekom dugog razdoblja opsežne sive. To je postignuto otkrićem i puštanjem u rad 50 - 70-ih godina velikih visokoproduktivnih polja u Ural-Volga regija i zapadnog Sibira, kao i izgradnja novih i proširenje postojećih rafinerija nafte. Visoka produktivnost polja omogućila je povećanje proizvodnje nafte za 20-25 milijuna tona godišnje uz minimalna specifična kapitalna ulaganja i relativno niske troškove materijalnih i tehničkih resursa. Međutim, istodobno se razvoj polja odvijao neprihvatljivo velikom brzinom (od 6 do 12% povlačenja iz početnih rezervi), a sve ove godine u naftnim regijama, infrastrukturi i stambenoj izgradnji ozbiljno zaostajali. 1988. Rusija je proizvela maksimalnu količinu nafte i plinskog kondenzata - 568,3 milijuna tona, ili 91% ukupne proizvodnje nafte u Uniji. Crijeva teritorija Rusije i susjednih voda mora sadrže oko 90% dokazanih rezervi nafte svih republika koje su prije bile dio SSSR-a. U cijelom svijetu baza mineralnih sirovina razvija se prema shemi širenja širenja. Odnosno, svake je godine potrebno na polja prenijeti operatore novih polja za 10-15% više nego što proizvedu. To je neophodno za održavanje uravnotežene proizvodne strukture kako industrija ne bi osjećala nedostatak sirovina, a tijekom godina reformi pitanje investicija u geološka istraživanja postalo je akutno. Za razvoj milijun tona nafte potrebna su ulaganja od dva do pet milijuna američkih dolara. Štoviše, ta će sredstva donijeti prinos tek nakon 3-5 godina. U međuvremenu, kako bi se nadoknadio pad proizvodnje, potrebno je razvijati 250-300 milijuna tona nafte godišnje. Tijekom posljednjih pet godina istraženo je 324 naftnih i plinskih polja, pušteno je u rad 70-80 polja. 1995. godine samo je 0,35% BDP-a potrošeno na geologiju (u bivšem SSSR-u ti su troškovi bili tri puta veći). Postoji odgođena potražnja za proizvodima geologa koji su istraživali naslage. Međutim, 1995. godine Geološki zavod uspio je zaustaviti pad proizvodnje u svojoj industriji. Količina dubinskog istražnog bušenja 1995. povećala se za 9% u odnosu na 1994. Od 5,6 bilijuna financiranje rubalja 1.5 bilijuna rublja su geolozi primali centralno. Proračun za 1996 Roskomnedra iznosi 14 bilijuna rubalja, od čega su 3 bilijuna centralizirana ulaganja. To je samo četvrtina ulaganja bivšeg SSSR-a u geologiju Rusije.
Sirovinska baza Rusije, podložna formiranju odgovarajućih ekonomskih uvjeta za razvoj geološka istraživanja operacije mogu osigurati relativno dugo razdoblje razine proizvodnje potrebne za zadovoljavanje potreba zemlje za naftom. Treba imati na umu da u Ruskoj Federaciji, nakon sedamdesetih godina, nije otkriveno niti jedno veliko visoko produktivno polje, a novo povećane rezerve naglo se pogoršavaju u pogledu svog stanja. Tako je, na primjer, zbog geoloških uvjeta, prosječna brzina protoka jedne nove bušotine u regiji Tjumenja pala sa 138 tona 1975. na 10-12 tona 1994., odnosno više od 10 puta. Troškovi financijskih i materijalno-tehničkih sredstava za stvaranje 1 tone novih kapaciteta znatno su porasli. Stanje razvijenosti velikih visokoproduktivnih polja karakterizira razvoj rezervi u iznosu od 60-90% početnih obnovljivih rezervi, što je predodredilo prirodni pad proizvodnje nafte.
Prijelaz na tržišne odnose diktira potrebu promjene pristupa uspostavljanju ekonomskih uvjeta za funkcioniranje poduzeća, upućujući stidljiv rudarskoj industriji. U naftnoj industriji, koju karakteriziraju neobnovljivi resursi vrijednih mineralnih sirovina - nafte, postojeći ekonomski pristupi isključuju značajan dio rezervi zbog razvoja zbog neučinkovitosti njihovog razvoja prema trenutnim ekonomskim kriterijima. Procjene pokazuju da za neke naftne kompanije iz ekonomskih razloga 160 do 1057 milijuna tona rezervi nafte ne mogu biti uključene u gospodarski promet.
Naftna industrija, sa značajnim sigurnost bilančne rezerve, posljednjih godina pogoršavaju ne moj posao. Prosječni pad proizvodnje nafte godišnje za oni trenutni fond procjenjuje se na 20%. Iz tog razloga, da bi se održala dostignuta razina proizvodnje nafte u Rusiji, potrebno je uvesti nove kapacitete od 115-120 milijuna tona godišnje, za što je potrebno izbušiti 62 milijuna metara proizvodnih bušotina, a zapravo, 1991. godine izbušeno je 27,5 milijuna metara, a 1995. - 9,9 milijuna m.
Nedostatak sredstava doveo je do naglog smanjenja obujma industrijske i civilne gradnje, posebno u zapadnom Sibiru. Kao rezultat, došlo je do smanjenja rada na uređenju naftnih polja, izgradnji i rekonstrukciji sustava za prikupljanje i transport nafte, izgradnji stambenih objekata, škola, bolnica i drugih objekata, što je bio jedan od razloga napetih socijalnih situacija u naftnim regijama. Poremećen je program izgradnje objekata za iskorištavanje pripadajućeg plina. Kao rezultat toga, više od 10 milijardi kubnih metara naftnog plina godišnje izgara u bakljama. Zbog nemogućnosti rekonstrukcije naftovod sustavi na poljima neprestano doživljavaju brojne puknuće cjevovoda. Samo je 1991. godine iz tog razloga izgubljeno više od milijun tona nafte i nanesena velika šteta okolišu. Smanjenje narudžbi za izgradnju dovelo je do sloma moćnih građevinskih organizacija u zapadnom Sibiru.
Jedan od glavnih razloga krize u naftnoj industriji također je nedostatak potrebne poljske opreme i cijevi. U prosjeku deficit u opskrbi industrije materijalno-tehničkim resursima premašuje 30%. Posljednjih godina nije stvorena niti jedna velika nova proizvodna jedinica za proizvodnju opreme za naftna polja, štoviše, mnoge tvornice ovog profila smanjile su proizvodnju, a sredstva namijenjena za kupnju deviza nisu bila dovoljna.
Zbog loše materijalne i tehničke podrške, broj praznih proizvodnih bušotina premašio je 25 tisuća. jedinice., uključujući one u praznom hodu iznad norme - 12 tisuća jedinica. Bunari u praznom hodu koji prelaze normu svakodnevno gube oko 100 tisuća tona nafte.
Akutni problem za daljnji razvoj Naftna industrija i dalje je slabo opremljena strojevima i opremom za proizvodnju nafte i plina visokih performansi. Do 1990. polovica tehničkih sredstava u industriji imala je više od 50% habanja, samo 14% strojeva i opreme odgovaralo je svjetskoj razini, potražnja za glavnim vrstama proizvoda u prosjeku je bila zadovoljena za 40-80% . Ova situacija s opremom industrije bila je posljedica slabog razvoja naftnog inženjerstva u zemlji. Uvozne isporuke u ukupnom obujmu opreme dosegle su 20%, a za određene vrste dosežu 40%. Kupnja cijevi doseže 40-50%.
Propašću Unije pogoršala se situacija s opskrbom naftne opreme iz republika ZND-a: Azerbejdžana, Ukrajine, Gruzije i Kazahstana. Kao monopolski proizvođači mnogih vrsta proizvoda, tvornice tih republika napuhavale su cijene i smanjivale zalihe opreme. 1991. godine samo je Azerbejdžan činio oko 37% proizvoda proizvedenih za naftne radnike.
Kao rezultat uništenja sustava materijalno-tehničke potpore, smanjenja proračunskog financiranja i nemogućnosti samofinanciranja bušenja od strane udruga proizvođača nafte zbog niske cijene nafte i neobuzdanog rasta resursa za materijal i tehničkih resursa, opseg bušenja počeo je opadati. Iz godine u godinu smanjuje se stvaranje novih proizvodnih kapaciteta i dolazi do naglog pada proizvodnje nafte.
Značajna rezerva za smanjenje obujma bušotina je povećanje protoka novih bušotina poboljšanjem prodora naftnih ležišta. U ove svrhe potrebno je umnožiti bušenje vodoravnih bušotina, čime se povećava stopa proizvodnje u odnosu na standardne bušotine do 10 puta ili više. Rješavanjem pitanja visokokvalitetnog prodiranja u ležište povećat će se početna stopa proizvodnje bušotine za 15-25%.
Zbog sustavne nedovoljne isporuke posljednjih godina proizvođači nafte i plina poduzeća materijalno-tehničkih resursa za održavanje fonda u radnom stanju, njegova se uporaba naglo pogoršala. Neizravni razlog za rast neaktivnih zaliha bunara također je niska kvaliteta opreme koju isporučuje domaća tvornica, što dovodi do neopravdanog povećanja obujma popravaka.
Tako je do 1992. godine ruska naftna industrija već ušla u krizno stanje, unatoč činjenici da je imala dovoljne industrijske rezerve nafte i velike potencijalne resurse. Međutim, za razdoblje od 1988. do 1995. razina proizvodnje nafte smanjila se za 46,3%. Rafiniranje nafte u Ruskoj Federaciji koncentrirano je uglavnom na 28 rafinerije nafte (Rafinerija): u 14 poduzeća, količina prerade nafte prelazila je 10 milijuna tona godišnje i prerađivale su 74,5% ukupne količine ulazne nafte, u 6 poduzeća obujam prerade bio je od 6 do 10 milijuna televizor godišnje, a na preostalih 8 pogona - manje od 6 milijuna tona godišnje (minimalni obujam prerade 3,6 milijuna tona godišnje, maksimalan - oko 25 milijuna tona godišnje)
Kapaciteti pojedinih ruskih rafinerija u smislu količine prerađenih sirovina, strukture njihovih proizvodnih sredstava značajno se razlikuju od stranih rafinerija nafte. Dakle, glavni udio nafte u Sjedinjenim Državama prerađuje se u rafinerijama s kapacitetom od 4-12 milijuna tona godišnje, u zapadnoj Europi - 3-7 milijuna tona godišnje. 9 prikazuje pokazatelje proizvodnje osnovnih naftnih derivata u Ruskoj Federaciji i razvijenim kapitalističkim zemljama.
Tablica 9. Pokazatelji proizvodnje osnovnih naftnih derivata u Ruskoj Federaciji i razvijenim kapitalističkim zemljama.
| Zemlja otvaranja rezervoara nafte. | Količina proizvodnje | |||||
| Benzin | Dizel gorivo | Lož ulje | ulja za podmazivanje | Bitumen | Koks | |
| Rusija | 45.5 | 71.4 | 96.8 | 4.7 | 8.1 | 0.99 |
| SAD | 300.2 | 145.4 | 58.4 | 9.0 | 26.2 | 36.2 |
| Japan | 28.7 | 44.6 | 38.8 | 2.0 | 5.8 | 0.4 |
| Njemačka | 20.2 | 33.7 | 9.0 | 1.4 | 2.7 | 1.4 |
| Francuska | 15.6 | 27.7 | 12.5 | 1.7 | 2.8 | 0.9 |
| Velika Britanija | 27.2 | 25.4 | 16.5 | 0.9 | 2. | 1.5 |
| Italija | 15.9 | 26.2 | 24.8 | 1.1 | 2.4 | 0.8 |
U strukturi proizvodnje i potrošnje u Ruskoj Federaciji teški zaostali naftni proizvodi zauzimaju znatno veći udio. Prinos lakih ulja približan je njihovom potencijalnom sadržaju u ulju (48-49%), što ukazuje na slabu upotrebu sekundarnih procesa duboke prerade nafte u strukturi domaće prerade nafte. Prosječna dubina rafiniranja nafte (omjer lakih naftnih derivata i volumena rafiniranja nafte) je oko 62-63%. Za usporedbu, dubina pročišćavanja na Rafinerija industrijalizirane zemlje čine 75-80% (u SAD-u oko 90%) Od početka 90-ih, u uvjetima relativno stabilne potražnje za laganim naftnim proizvodima, u većini procesa primijećen je pad nivoa opterećenja. u ovom je pokazatelju i, kao posljedica toga, dubina rafiniranja koja je dosegla minimum 1994. godine (61,3%) uzrokovana smanjenjem potrošnje motornih goriva usred sve dubljeg pada industrijske proizvodnje u Rusiji u cjelini. Procesi hidroobrade destilata nisu dovoljno razvijeni u domaćim rafinerijama, nema hidroobrade ostataka nafte. Rafinerije su glavni izvori zagađenja okoliša: ukupne emisije štetnih tvari (sumpor-dioksid, ugljični monoksid, dušični oksidi, sumporovodik itd.) U 1990. godini iznosile su 4,5 kg po toni rafiniranog ulja.
Uspoređujući kapacitet procesa produbljivanja i rafiniranja u poduzećima Ruske Federacije sa sličnim podacima za strane zemlje, može se primijetiti da je udio kapaciteta katalitičkog krekiranja 3 puta manji nego u Njemačkoj, 6 puta manji nego u Engleskoj i 8 puta niža u odnosu na SAD. Do sada se jedan od progresivnih procesa, hidrokrekiranje vakuumskog plinskog ulja, praktički ne koristi. Takva je struktura sve manje u skladu s potrebama nacionalnog tržišta, jer, kao što je već rečeno, dovodi do prekomjerne proizvodnje mazuta s manjkom visokokvalitetnih motornih goriva.
Spomenuti pad produktivnosti glave i sekundarnih procesa samo je djelomično posljedica smanjenja opskrbe rafinerijama nafte i efektivne potražnje potrošača, kao i velikog pogoršanja tehnološke opreme. Od više od 600 glavnih tehnoloških jedinica domaćih rafinerija, samo 5,2% (1991. - 8,9%) ima radni vijek kraći od 10 godina. Ogromna većina (67,8%) puštena je u rad prije više od 25 godina i zahtijeva zamjenu. Stanje postrojenja za primarnu destilaciju u Ruskoj Federaciji općenito je najnezadovoljavajuće.
Izravna posljedica nezadovoljavajućeg stanja osnovnih sredstava u naftnoj industriji su visoki troškovi i niska kvaliteta komercijalnih naftnih proizvoda. Dakle, nije izloženo hidrosesulfurizacija loživo ulje je slabo potraženo na svjetskom tržištu i koristi se samo kao sirovina za proizvodnju lakih naftnih derivata.
Pooštravanje vladine kontrole stanja okoliša u većini industrijaliziranih zemalja 1980-ih dovelo je do značajnih promjena u tehničkoj i tehnološkoj strukturi stranih rafinerija. Novi standardi kvalitete za motorna goriva (tzv "preoblikovano" motorna goriva) uključuju:
Za benzin - značajno smanjenje aromatskog sadržaja (benzen do 1%) i olefinska ugljikovodici, sumporni spojevi, indeks hlapljivosti, obvezni dodatak spojeva koji sadrže kisik (do 20%);
Za dizel goriva - smanjenje sadržaja aromatskih ugljikovodika na 20-10% i sumpornih spojeva na 0,1-0,02%.
Godine 1992. udio bezolovnog benzina u ukupnoj proizvodnji benzina u Sjedinjenim Državama premašio je 90%, a u Njemačkoj - 70%. Japan je proizvodio samo bezolovni benzin.
Domaće rafinerije i dalje proizvode olovni benzin. Udio bezolovnog benzina u ukupnom obujmu proizvodnje auto benzina u 1991. godini iznosio je 27,8%. Udio njihove proizvodnje posljednjih se godina praktički nije povećao i trenutno iznosi oko 45%. Glavni razlog je nedostatak sredstava za modernizaciju i izgradnju postrojenja koja proizvode visokooktanske komponente, kao i za proizvodnju katalizatora. Ruska su poduzeća uglavnom proizvodila benzin A-76, koji ne udovoljava suvremenim razvojnim zahtjevima strojarstvo. Stanje proizvodnje dizel goriva kao izvozno sposobnog proizvoda je nešto bolje. Udio goriva s niskim udjelom sumpora sa sadržajem sumpora do 0,2% 1991. godine iznosio je 63,8%, a 1995. godine - do 76%
1990.-1994. proizvodnja i asortiman mazivih ulja brzo su opadali. Ako je 1991. godine ukupan obujam proizvodnje ulja iznosio 4684,7 tisuća tona, tada je 1994. bio 2127,6 tisuća tona.Najveće smanjenje proizvodnje ulja dogodilo se u Groznom (sada je proizvodnja zatvorena), Jaroslavlju, Novokuibiševsku, Orsk, Rafinerije u Permu i Omsku.
Posebna uloga u razvoju naftno-plinskog kompleksa pripada sustavu naftni proizvodi. Važnost cjevovodnog transporta za funkcioniranje naftnog kompleksa utvrđena je ukazom predsjednika Ruske Federacije od 7. listopada 1992. godine, prema kojem je država zadržala kontrolu nad dioničkim društvom "Transneft". Na teritoriju Ruske Federacije prometuje 49,6 tisuća km magistralnih naftovoda, 13264 tisuće kubika m spremnika, 404 crpne stanice za ulje. Trenutno je akutni problem održavanje operativnog sustava naftovoda u radnom stanju.
Drugi je problem transport ulja s visokim sumporom. U bivšem SSSR-u ovo se ulje prerađivalo uglavnom za Kremenčug Rafinerija.
Razvoj tržišta nafte otežava nepostojanje jedinstvenog sustava međusobnih nagodbi za promjene kvalitete nafte tijekom transporta. To je zbog činjenice da su glavni cjevovodi imali velike promjere i bili su namijenjeni transportu značajnih količina nafte na velike udaljenosti, što je očito unaprijed odredilo pumpanje ulja u smjesu. Prema nekim procjenama, godišnje, samo do JSC "LUKOIL", gubici zbog pogoršanja potrošačkih svojstava nafte i nejednake preraspodjele cijena nafte između proizvođača dosežu najmanje 60-80 milijardi rubalja.
Upravljanje naftnom i plinskom industrijom u SSSR-u provodilo se kroz sustav skupine ministarstava - Ministarstvo geologije SSSR-a, Ministarstvo naftne industrije, Ministarstvo plinske industrije, Ministarstvo nafte Rafinerijska i petrokemijska industrija SSSR-a, kao i Glavna uprava za transport, skladištenje i distribuciju nafte i naftnih derivata
Naftna industrija u Rusiji trenutno je kontradiktorna kombinacija stvorenih ogromnih proizvodnih kapaciteta i neprimjerene niske razine povlačenja nafte. Po ukupnom opsegu proizvodnje određenih vrsta goriva, država zauzima prvo ili vodeće mjesto na svijetu. Međutim, stvarnost kako industrije rade Gorivno-energetski kompleks Rusija treba smanjiti proizvodnju goriva i energetskih resursa (TER) Ovaj se trend primjećuje od 1988. 1995. godine, stopa opadanja količine proizvodnje neznatno se smanjila, što može biti početak faze naknadne stabilizacije.
Proizvodni potencijal naftne industrije ranih osamdesetih značajno je potkopan ciljem ubrzanja razvoja naftnih polja i povećanja izvoznih zaliha. Izvoz nafte u to je vrijeme uglavnom predodredio mogućnost privlačenja stranih ekonomskih izvora za održavanje investicijske aktivnosti, povećanje trgovine i financiraju državnu potrošnju. Postao je jedno od glavnih sredstava za ublažavanje posljedica strukturnih neravnoteža u nacionalnom gospodarstvu.
Međutim, ulaganja u proizvodnju nafte uglavnom su bila usmjerena na opsežni razvoj industrije, stoga je porast ulaganja kombiniran s relativno malim iskorištenjem ležišta i velikim gubicima pripadajućeg plina. Kao rezultat toga, naftna industrija doživjela je niz velikih padova proizvodnje (1985., 1989., 1990.), od kojih se posljednji nastavlja do danas.
Značajka naftne industrije je usredotočenost na prioritete ruske energetske strategije. Ruska energetska strategija - prognoza mogućih rješenja energetskih problema u zemlji u kratkoročnom (2-3 godine), srednjoročnom (do 2000. godine) i dugoročnom (do 2010. godine), kao i na polju energetike proizvodnja, potrošnja energije, opskrba energijom i odnosi s globalnom energetskom ekonomijom Trenutno je glavni prioritet energetske strategije Rusije povećanje efikasne potrošnje energije i uštede energije. Energetski intenzitet komercijalnih proizvoda u Rusiji je dva puta veći nego u Sjedinjenim Državama i tri puta veći nego u Europi. Pad proizvodnje u 1992.-1995 ne „ dovela do smanjenja intenziteta energije, pa čak i povećala ga.
Ušteda energije pomoći će spriječiti ovaj neželjeni trend, kao i smanjiti štetne emisije u atmosferu do 2000. godine. Uštedeni energetski izvori mogu postati glavni izvor stabilizacije izvoza Izvori goriva i energije.
Trenutno stanje naftnog kompleksa ocjenjuje se krizom, prvenstveno sa stajališta pada proizvodnje nafte. Razina proizvodnje nafte u Rusiji 1995. godine odgovara pokazateljima iz sredine sedamdesetih. Proizvodnja nafte u 1995. smanjena je za 3,4% u odnosu na 1994. Razlozi pada su pogoršanje sirovinske baze, amortizacija osnovnih sredstava, puknuće jedinstvenog ekonomskog prostora, oštra financijska politika vlade, pad kupovnu moć stanovništva i investicijsku krizu. Umirovljenje proizvodnih pogona 3 puta je veće od puštanja novih u pogon. Broj praznih bušotina raste; do kraja 1994. godine u prosjeku je bilo praznih 30% zaliha operativnih bušotina. Samo 10% nafte proizvodi se naprednim tehnologijama.
U ruskim rafinerijama nafte trošenje osnovnih sredstava prelazi 80%, a iskorištenost kapaciteta za Rafinerija je manje od 60%. Istodobno, devizne zarade od izvoza nafte rastu, što se postiže nadmašivanjem rasta fizičkih količina izvoza.
Unatoč mjerama koje je ruska vlada poduzela s ciljem potpore sektoru prerade nafte - razvoju saveznog ciljnog programa "Gorivo i energija", dekreta o mjerama za financiranje obnove i modernizacije ruske industrije prerade nafte ", trenutno stanje Poslovi u svim rafinerijama nafte su složeni. Međutim, pesimizam tranzicije Nakon očekivanog završetka gospodarskog pada 1997. godine, tijekom sljedećih nekoliko godina trebao bi se očekivati \u200b\u200bstalni rast stopa rasta, nakon čega bi uslijedio umjereniji rast nakon 2000. godine.
Glavni cilj programa modernizacije domaćeg kompleksa za preradu nafte je prilagodba proizvoda zahtjevima tržišta, smanjenje onečišćenja okoliša, smanjenje potrošnje energije, smanjenje proizvodnje mazuta, puštanje ulja u izvoz i povećanje izvoza visokokvalitetnih naftnih derivata.
Financijska sredstva za ulaganje u projekte modernizacije su ograničena, pa je najvažniji zadatak dodijeliti prioritetni projekti među ponuđenim. Pri odabiru projekata uzimaju se u obzir procjene mogućih regionalnih prodajnih tržišta, potencijalne regionalne proizvodnje i ravnoteže ponude i potražnje na regionalnoj razini. Najperspektivnijim regijama smatraju se Središnja regija, Zapadni Sibir, Daleki istok i Kalinjingrada. Sjeverozapad se smatra srednje perspektivnim, Volgo-Vjacki okrug, Središnja crnomorska regija, Sjeverni Kavkaz i Istočni Sibir... Najmanje obećavaju sjeverne regije, Volga i Ural.
Projekti modernizacije rafinerija u regionalnom kontekstu analizirani su uzimajući u obzir određene rizike. Rizici su povezani s količinom prerađenih sirovina i proizvoda za prodaju - prisutnošću prodajnih tržišta. Komercijalni i transakcijski rizici su određeni dostupnošću vozila u pogonu za opskrbu sirovinama i pošiljku prerađenih proizvoda, uključujući skladišta. Ekonomski rizici izračunati su na temelju utjecaja projekta na povećanje ekonomske marže. Finanso Općenito, rizici povezani s iznosom sredstava potrebnih za provedbu projekta.
Za svaki od projekata ugradnje potrebne su detaljne studije izvedivosti prije odabira konačne konfiguracije. Modernizacija Rafinerija doprinijet će zadovoljavanju rastuće potražnje za dizel gorivom, provedba projekata gotovo će u potpunosti zadovoljiti potražnju za visokooktanskim motornim benzinima, kao i prepoloviti višak mazuta, uzimajući u obzir scenarij male potražnje. To će biti moguće zbog na povećanu zamjenu mazuta prirodnim plinom za proizvodnju energije u vezi s povećanim izvozom mazuta u zemlje Zapadna Europa kao sirovina za preradu i izvoz u regije koje nisu podržane prirodnim plinom za proizvodnju energije.
Negativan utjecaj na pad proizvodnje nafte u razdoblju 1994-1995 preopterećenost rafinerija gotovim proizvodima, koja zbog visokih cijena naftnih derivata više nije u mogućnosti platiti masovnog potrošača. Smanjite količinu prerađenih sirovina. Državna regulativa u obliku povezivanja udruga za proizvodnju nafte s određenim PZ u ovom slučaju postaje ne pozitivan, već negativan čimbenik, ne odgovara trenutnoj situaciji u naftnoj industriji i ne rješava nagomilane probleme. Dovodi do zagušenja u magistralnim sustavima cjevovod transport nafte, koji u nedostatku dovoljnih skladišnih kapaciteta u proizvodnji nafte prisiljavaju na zaustavljanje operativnih bušotina. Dakle, podnio Središnji otpremnički ured Rosneft, 994. godine zbog ovoga u proizvodnja nafte i plina udruge su zatvorile 11 tisuća bušotina ukupnog kapaciteta 69,8 tisuća tona dnevno.
Prevladavanje pada proizvodnje nafte najteži je zadatak naftnog kompleksa. Kada se usredotočimo samo na postojeće domaće tehnologije i proizvodnu bazu, pad proizvodnje nafte nastavit će se do 1997. godine, čak i uz smanjenje zaliha praznih bušotina na standardne vrijednosti i godišnji porast bušenja u proizvodnji. Potrebno je privući velika ulaganja, kako strana, tako i domaća, uvođenjem naprednih tehnologija (vodoravno i radijalno bušenje, hidrauličko lomljenje itd.) I opreme, posebno za razvoj malih i rubni depoziti. U ovom slučaju pad proizvodnje nafte može se prevladati u razdoblju 1997-1998.
U razvoju - od povećanja proizvodnje do kvota, slažući se s podzemnim ograničenjima,
U proizvodnji - od bruto do racionalne potrošnje sirovina na osnovi očuvanje resursa.
Prijelaz na racionalno korištenje podzemlja i ušteda resursa duž cijelog tehnološkog lanca od potrage za mineralima do njihove prerade, a zatim sekundarno odlaganje u potpunosti ispunjava državne interese Rusije. Gore navedeni zadaci mogu se riješiti u uvjetima konkurencije između subjekata uređenog tržišta energije.
Posljednjih godina kod nas je na polju izvoza nafte postupno odstupanje od državnog monopola i približavanje praksi privatno-državnog oligopola usvojenog u industrijaliziranim zemljama, čiji subjekti djeluju prema civiliziranim pravilima razvijenim i oni su ih usvojili, uzimajući u obzir nacionalne tradicije i posebnosti. Budući da je tijekom reforme gospodarstva od 1992. godine državni stroj upravljanja ukinut, formiranje naftnog oligopola nije se uvijek odvijalo na civilizirani način.
Više od 120 organizacija privatnih tvrtki i zajedničkih pothvata dobilo je pravo prodaje nafte i naftnih derivata u inozemstvu. Konkurencija se pojačala među ruskim prodavačima nafte. Broj dampinga i nekontroliranih poslova neprestano se povećavao. Cijena ruske nafte pala je za gotovo 20%, dok je izvoz 1992. ostao na rekordno niskih 65 milijuna tona.
Praksa izuzeća od plaćanja izvoznih dažbina postala je široko rasprostranjena kako za profesionalna trgovačka poduzeća, tako i za mnoge regionalne uprave, vladine agencije, razne javne organizacije... Općenito, 1992. godine, prema Glavnoj upravi za gospodarske zločine Ministarstva unutarnjih poslova Rusije, 67% izvezene nafte bilo je oslobođeno izvoznih carina, što je proračunu uskratilo prihoda od oko 2 milijarde dolara.
1993. godine u zemlji je počeo djelovati institut posebnih izvoznika, što podrazumijeva odabir najiskusnijih trgovačkih društava (trgovaca) i dodjeljivanje njima ekskluzivnog prava na vođenje vanjskotrgovinskih poslova s \u200b\u200bnaftom i naftnim proizvodima. To je omogućilo povećati količinu izvoza nafte na 80 milijuna tona u 993. godini, malo povećati njezinu cijenu (koja je i dalje ostala 10-13% ispod svjetske razine) i razraditi mehanizam za kontrolu priljeva stranih razmjenjuju sredstva u zemlju. Međutim, broj posebnih izvoznika i dalje je prekomjeran (50 subjekata). I dalje su se natjecali ne toliko sa stranim tvrtkama, već i među sobom. Očuvan je i mehanizam za odobravanje izuzeća od izvoznih dažbina, ali iznos proračunskih gubitaka smanjio se na 1,3 milijarde dolara.
Godine 1994. broj posebnih izvoznika smanjen je na 14 organizacija. Izvoz nafte raste na 91 milijun tona, a cijena ruske nafte iznosila je 99% od svjetske. Proces privatizacije i restrukturiranja naftne industrije pridonio je poboljšanju na ovom području: niz tvrtki formiran je kao potpuno vertikalno integrirana, sposobna za obavljanje cjelokupnog ciklusa operacija od istraživanja i proizvodnje nafte do prodaje naftnih derivata izravno do potrošači. Krajem 1994. godine glavni ruski proizvođači i izvoznici, uz aktivno sudjelovanje Ministarstva vanjskih ekonomskih odnosa Ruske Federacije, stvorili su gransko udruženje Union izvoznici nafte (SONEK), pristup kojem su otvoreni svi subjekti u naftnom sektoru.
Tako, ruske tvrtke bili u mogućnosti natjecati se na svjetskim tržištima s vodećim monopolima industrijaliziranih zemalja. Stvoreni su uvjeti za ukidanje instituta posebnih izvoznika, što je vladinom odlukom učinjeno početkom 1995. SONEK proveo svjetsku praksu usmjeravanja izvoza strateške robe. Primjerice, u Japanu postoji preko 100 izvoznih kartela, oko 30 u Njemačkoj i oko 20 u Sjedinjenim Državama.
Prisutnost vertikalno integriranih naftnih tvrtki na ruskom domaćem tržištu stvara preduvjete za razvoj djelotvorne konkurencije među njima, što ima pozitivne posljedice za potrošače. Međutim, do danas ti preduvjeti na regionalnoj razini nisu provedeni, jer je do sada zapravo postojala podjela rusko tržište naftnih derivata na utjecajne zone novonastalih naftnih kompanija. Od 22 ispitana SCAP 1994. godine u regijama Rusije, samo na tržištima Astrahanske i Pskovske regije, teritorija Krasnodara i Stavropola, naftne derivate (benzin, mazut, dizel gorivo) obavljaju dvije naftne tvrtke, u drugim slučajevima prisutnost jedne naftne tvrtke, u pravilu, premašuje 80. red.
Isporuke putem izravnih veza, kao i one fragmentarne, obavljaju druge tvrtke, ali njihov je udio u količini opskrbe na regionalnim tržištima premalen da bi stvorio konkurenciju za monopoliste. Na primjer, u regiji Oryol, s apsolutnom dominacijom tvrtke "KZHOS" na regionalnom tržištu (97%) tvrtka LUKOIL također opskrbljuje naftnim derivatima Agrosnabu. Međutim, sporazum između njih jednokratne je naravi i zaključen je razmjenom.
Stvaranje početkom 1993. tri vertikalno integrirane naftne tvrtke (VINK) značajno utjecao na tržišta naftnih proizvoda. Proizvodnja nafte u svakoj od vertikalno integriranih tvrtki povećala se kao postotak u odnosu na ostatak naftnih kompanija i iznosila je 56,4% u siječnju 1994., dok su u prvoj polovici 1993. ove tri tvrtke proizvodile 36% ukupne proizvodnje nafte u Rusiji. Općenito, padom proizvodnje osnovnih vrsta naftnih derivata, vertikalno integrirane naftne tvrtke stabilizirale su se, pa čak i povećale proizvodnju određenih vrsta proizvoda.
Uz to, rast cijena nafte za vertikalno integrirane naftne tvrtke u prosjeku je niži od onih za naftna poduzeća koja nisu osnovana u toj tvrtki. Uz to, naftne tvrtke povremeno najavljuju zamrzavanje svojih cijena naftnih derivata. To omogućuje naftnim kompanijama da razvijaju ne samo tržišta naftnih derivata u regijama u kojima se nalaze njihove podružnice. naftni proizvodi, ali se i aktivno šire u druge najatraktivnije regije (granična, središnja, južna). Obustava osnivanja novih naftnih kompanija 1994. godine pružila je značajne prednosti trima operativnim kompanijama Nc u zauzimanju prodajnih tržišta i jačanju njihovih pozicija na njima.
Ekonomske posljedice djelovanja naftnih monopola na regionalna tržišta danas, u kontekstu ukupnog pada platežne sposobnosti potrošača naftnih derivata, nemaju izražen negativan karakter. Štoviše, pružanje državnih opskrba naftnim kompanijama praktički pod uvjetima bespovratnih zajmova (poljoprivredni je sektor među beznadnim dužnicima) rješava operativne probleme neplaćanja u regijama. Međutim, ne postoji jamstvo da se intenziviranjem potražnje, zbog sve veće platežne sposobnosti potrošača, neće ostvariti potencijalne mogućnosti diktata cijena i druge zlouporabe dominantnog položaja. To se mora uzeti u obzir prilikom stvaranja konkurentskog okruženja i razvijanja antimonopolskih zahtjeva. U ovom slučaju moraju se uzeti u obzir posebne industrijske značajke, od kojih su najvažnije sljedeće:
Povećani zahtjevi za kontinuitetom tehnoloških procesa i pouzdanošću opskrbe potrošača električnom i toplinskom energijom, sirovinama i gorivom;
Tehnološko jedinstvo istovremenih procesa proizvodnje, transporta i potrošnje električne i toplinske energije, nafte i plina;
Potreba za centraliziranom kontrolom otpreme stvorenih objedinjenih sustava energo ulje i opskrba plinom, osiguravajući povećanje učinkovitosti upotrebe goriva i energetskih izvora i pouzdanije opskrbe svojih potrošača;
Prirodni energetski monopol ulje i transportnih sustava plina u odnosu na dobavljače i potrošače i potrebu državne regulacije aktivnosti tih sustava;
Ovisnost ekonomskih rezultata nafte i proizvodnja plina poduzeća zbog promjena u rudarskim i geološkim uvjetima za proizvodnju goriva;
Čvrsta tehnološka međuovisnost poduzeća i pododjela glavne i uslužne industrije koja osiguravaju puštanje konačnog proizvoda.
Trenutno se postavljaju temelji za stvaranje konkurentskog okruženja, uzimajući u obzir specifičnosti industrije TEK, koji predviđa:
Formiranje popisa prirodnih i dopuštenih monopola u sektoru goriva i energije;
Osiguravanje provedbe antimonopolskih mjera tijekom privatizacije poduzeća i organizacija gorivno-energetskog kompleksa;
Identifikacija poduzeća i organizacija gorivno-energetskog kompleksa, konkurentnih ili koja imaju priliku postati konkurentna na svjetskom tržištu, i stvaranje uvjeta za njihovo učinkovito funkcioniranje na svjetskom tržištu;
Kontrola državnih tijela nad sprečavanjem nelojalne konkurencije između poduzeća i organizacija gorivno-energetskog kompleksa;
Formiranje financijskih i industrijskih grupa u sektoru goriva i energije;
Izrada akcijskog plana za provedbu niza prioritetnih mjera za razvoj malog i srednjeg poduzetništva u sektoru goriva i energije;
Izrada prijedloga za razgraničenje upravljačkih funkcija
1. Fremantle M. Kemija na djelu. Za 2 sata, 1. dio: Per. s engleskog - M.: Mir, 1991. - 528p., Ill.
2. Fremantle M. Kemija na djelu. Za 2 sata Dio 2: Per. s engleskog - M.: Mir, 1991. - 622p., Ill.
3. V.Yu. Alekperov Vertikalno integrirane naftne tvrtke u Rusiji. - M.: 1996.
Kerogen (od grčkog keros, što znači "vosak" i gen, što znači "formiranje") je organska tvar raspršena u stijenama, netopiva u organskim otapalima, neoksidirajućim mineralnim kiselinama i bazama.
Kondenzat je smjesa ugljikovodika koja je plinovita u polju, ali kondenzira se u tekućinu kad se izvuče na površinu.