Naravni viri ogljikovodikov olje in zemeljski plin. Objaviti naravne vire ogljikovodikov. Kratek opis kot gorivo
Ogljikovodiki so velikega nacionalnega gospodarskega pomena, saj so najpomembnejša surovina za pridobivanje skoraj vseh izdelkov sodobne industrije organske sinteze in se pogosto uporabljajo v energetske namene. Zdi se, da kopičijo sončno toploto in energijo, ki se sproščata med zgorevanjem. Šota, premog, oljni skrilavci, olje, naravni in z njimi povezani naftni plini vsebujejo ogljik, katerega kombinacijo s kisikom med zgorevanjem spremlja sproščanje toplote.
| premog | šota | olje | zemeljski plin |
 |  |
||
| trdna | trdna | tekočina | plin |
| brez vonja | brez vonja | Močan vonj | brez vonja |
| homogena sestava | homogena sestava | mešanica snovi | mešanica snovi |
| kamnina temne barve z visoko vsebnostjo gorljive snovi, ki je posledica pokopa v sedimentnih plasteh kopičenja različnih rastlin | kopičenje pol dozorele rastlinske mase, nakopičene na dnu močvirij in zaraščenih jezer | naravna gorljiva oljna tekočina, sestavljena iz mešanice tekočih in plinastih ogljikovodikov | mešanica plinov, ki nastane v črevesju Zemlje med anaerobnim razkrojem organskih snovi, plin spada v skupino sedimentnih kamnin |
| Kalorična vrednost - število kalorij, ki se sprostijo pri izgorevanju 1 kg goriva | |||
| 7 000 - 9 000 | 500 - 2 000 | 10000 - 15000 | ? |
Premog.
Premog je bil vedno obetavna surovina za energijo in številne kemične izdelke.
Prvi večji porabnik premoga po 19. stoletju je promet, nato se premog začne uporabljati za proizvodnjo električne energije, metalurški koks, za proizvodnjo različnih izdelkov, ogljikov-grafitni gradbeni materiali, plastika, rudarski vosek, sintetična, tekoča in plinasta visokokalorična goriva, visoko dušikove kisline za proizvodnjo gnojila.
Premog je kompleksna mešanica visoko molekularnih spojin, ki vključuje naslednje elemente: C, H, N, O, S. Premog, tako kot olje, vsebuje veliko količino različnih organskih snovi, pa tudi anorganskih snovi, kot je npr. voda, amoniak, vodikov sulfid in seveda ogljik sam - premog.
Predelava premoga poteka v treh glavnih smereh: koksanje, hidrogeniranje in nepopolno zgorevanje. Eden glavnih načinov predelave bituminoznega premoga je koksanje - žganje brez dostopa zraka v koksarniških pečeh pri temperaturi 1000–1200 ° C. Pri tej temperaturi se premog brez dostopa kisika pretvori v zapletene kemijske transformacije, zaradi česar nastanejo koks in hlapni proizvodi:
1. plin iz koksa (vodik, metan, ogljikov monoksid in ogljikov dioksid, nečistoče amoniaka, dušika in drugih plinov);
2. premogov katran (več sto različnih organskih snovi, vključno z benzenom in njegovimi homologi, fenoli in aromatičnimi alkoholi, naftalenom in različnimi heterocikličnimi spojinami);
3. nad-smola ali amonijak v vodi (raztopljeni amonijak, pa tudi fenol, vodikov sulfid in druge snovi);
4. koks (trdni ostanek koksa, skoraj čisti ogljik).
Ohlajeni koks pošljemo v metalurške obrate.
Ko se hlapljivi proizvodi (koksarniški plin) ohladijo, se premogov katran in amoniakova voda kondenzirata.
Kondenzirani proizvodi (amoniak, benzen, vodik, metan, CO 2, dušik, etilen itd.) Skozi raztopino žveplove kisline sproščajo amonijev sulfat, ki se uporablja kot mineralno gnojilo. Benzen se prevzame v topilu in destilira iz raztopine. Nato se koksarniški plin uporablja kot gorivo ali kot kemična surovina. Premogov katran dobimo v nepomembnih količinah (3%). Toda glede na obseg proizvodnje premogov katran velja za surovino za številne organske snovi. Če izdelke, ki vrejo do 350 ° C, destiliramo iz smole, ostane trdna masa - smola. Uporablja se za izdelavo lakov.
Hidrogeniranje premoga se izvaja pri temperaturi 400–600 ° C pod tlakom vodika do 25 MPa v prisotnosti katalizatorja. Tako nastane mešanica tekočih ogljikovodikov, ki se lahko uporablja kot pogonsko gorivo. Pridobivanje tekočega goriva iz premoga. Tekoča sintetična goriva so visoko oktanski bencin, dizelsko gorivo in kurilno olje. Za pridobivanje tekočega goriva iz premoga je treba z hidrogeniranjem povečati njegovo vsebnost vodika. Hidrogeniranje se izvaja z večkratnim obtokom, kar omogoča pretvorbo celotne organske mase premoga v tekočino in pline. Prednost te metode je sposobnost hidrogeniranja nizkokakovostnega rjavega premoga.
Plinifikacija premoga bo omogočila uporabo nizkokakovostnega lignita in bituminoznih premogov v termoelektrarnah, ne da bi onesnaževala okolje z žveplenimi spojinami. To je edina metoda za pridobivanje koncentriranega ogljikovega monoksida (ogljikovega monoksida) CO. Nepopolno zgorevanje premoga daje ogljikov monoksid (II). Na katalizatorju (nikelj, kobalt) pri normalnem ali povišanem tlaku vodika in CO lahko dobite bencin, ki vsebuje nasičene in nenasičene ogljikovodike:
nCO + (2n + 1) H2 → CnH2n + 2 + nH20;
nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O.
Če izvedemo suho destilacijo premoga pri 500–550 ° C, dobimo katran, ki se skupaj z bitumnom uporablja v gradbeništvu kot vezivo pri izdelavi strešnih kritin, hidroizolacijskih premazov (strešna kritina, strešna kritina itd.)
V naravi premog najdemo v naslednjih regijah: Moskovska regija, južno Jakutsk bazen, Kuzbas, Donbas, porečje Pechora, Tunguska kotlina, porečje Lena
Zemeljski plin.
Zemeljski plin je mešanica plinov, katere glavna sestavina je metan CH 4 (od 75 do 98%, odvisno od polja), ostalo je etan, propan, butan in majhna količina nečistoč - dušik, ogljikov monoksid (IV), vodikov sulfid in hlapi voda, in skoraj vedno - vodikov sulfid in organske spojine olja - merkaptani. Ti so tisti, ki plina določijo slab vonjin med zgorevanjem vodijo do tvorbe strupenega žveplovega dioksida SO 2.
Običajno je večja kot je molekulska masa ogljikovodika, manj ga je v zemeljskem plinu. Sestava zemeljskega plina z različnih polj ni enaka. Njegova povprečna sestava kot volumenski odstotek je naslednja:
| CH 4 | C2H6 | C3H8 | C4H10 | N 2 in drugi plini |
| 75-98 | 0,5 - 4 | 0,2 – 1,5 | 0,1 – 1 | 1-12 |
Metan nastaja med anaerobno (brez dostopa do zraka) fermentacijo rastlinskih in živalskih ostankov, zato nastaja v dnih usedlinah in se imenuje "barjanski" plin.
Naloge metana v hidratirani kristalni obliki, t.i. metan hidrat,najdemo pod plastjo permafrosta in v velikih globinah oceanov. Pri nizkih temperaturah (-800 ° C) in visokih tlakih se molekule metana nahajajo v prazninah kristalne rešetke vodnega ledu. V ledenih votlinah enega kubičnega metra metan hidrata je "konzerviranih" 164 kubičnih metrov plina.
Kosi metan hidrata so videti kot umazan led, v zraku pa gorijo z rumeno-modrim plamenom. Po grobih ocenah naj bi planet shranil med 10.000 in 15.000 gigatonov ogljika v obliki metan hidrata ("giga" je ena milijarda). Takšne količine so večkrat večje od vseh trenutno znanih zalog zemeljskega plina.
Zemeljski plin je obnovljiv naravni vir, saj se v naravi nenehno sintetizira. Imenuje se tudi "bioplin". Zato številni okoljski znanstveniki danes možnosti za uspešen obstoj človeštva povezujejo z uporabo plina kot alternativnega goriva.
Kot gorivo ima zemeljski plin velike prednosti pred trdnimi in tekočimi gorivi. Njegova toplota zgorevanja je veliko večja, pri zgorevanju ne pušča pepela, proizvodi zgorevanja so v ekološko... Zato se približno 90% celotne količine proizvedenega zemeljskega plina sežge kot gorivo v termoelektrarnah in kotlovnicah v toplotnih procesih na industrijska podjetja in doma. Približno 10% zemeljskega plina se uporablja kot dragocena surovina za kemično industrijo: za proizvodnjo vodika, acetilena, saj, različnih plastičnih mas in zdravil. Metan, etan, propan in butan so izolirani iz zemeljskega plina. Izdelki, ki jih lahko dobimo iz metana, so velikega industrijskega pomena. Metan se uporablja za sintezo številnih organskih snovi - sintezni plin in nadaljnjo sintezo alkoholov na njegovi osnovi; topila (ogljikov tetraklorid, metilen klorid itd.); formaldehid; acetilen in saj.
Zemeljski plin tvori neodvisne nahajališča. Glavna nahajališča naravnih gorljivih plinov se nahajajo v severni in zahodni Sibiriji, v povodju Volga-Ural, na severnem Kavkazu (Stavropol), v republiki Komi, v regiji Astrahan in v Barentsovem morju.
NARAVNI VIRI UGLJIKOVODIKOV
Vsi ogljikovodiki so tako različni -
Tekoče, trdne in plinaste snovi.
Zakaj jih je v naravi toliko?
Gre za nenasiten ogljik.
Dejansko je tudi ta element, kot noben drug, "nenasiten": prizadeva si oblikovati zdaj verige, ravne in razvejane, zdaj obroče, zdaj mreže številnih svojih atomov. Zato je veliko spojin ogljikovih in vodikovih atomov.
Ogljikovodiki so tako zemeljski plin - metan kot drugi gorljivi plin za gospodinjstvo, ki se polni v jeklenkah - propan C 3 H 8. Ogljikovodiki so nafta, bencin in kerozin. In tudi - organsko topilo С 6 Н 6, parafin, iz katerega izdelujejo novoletne sveče, vazelin iz lekarne in celo plastično vrečko za pakiranje izdelkov ...
Najpomembnejši naravni viri ogljikovodikov so minerali - premog, nafta, plin.
PREMOG
Na svetu je znanega več 36 tisočpremogovne bazene in nahajališča, ki skupaj zasedajo 15% ozemlju sveta. Premogovniki se lahko raztezajo na tisoče kilometrov. Skupne geološke zaloge premoga na svetu so 5 bilijonov. 500 milijard ton, vključno z raziskanimi nahajališči - 1 bilijon 750 milijard ton.
Obstajajo tri glavne vrste fosilnega premoga. Pri kurjenju rjavega premoga, antracita - plamen je neviden, zgorevanje je brez dima, ko premog izgori, pa odda glasno razpoko.
Antracit Je najstarejši fosilni premog. Se razlikuje po visoki gostoti in sijaju. Vsebuje do 95% ogljik.
Premog - vsebuje do 99% ogljik. Med vsemi fosilnimi premogi je najbolj razširjen.
Rjavi premog - vsebuje do 72% ogljik. Ima rjavo barvo. Kot najmlajši fosilni premog pogosto ohrani sledi o strukturi lesa, iz katerega je nastal. Se razlikuje po visoki higroskopnosti in visoki vsebnosti pepela ( od 7% do 38%), zato se uporablja le kot lokalno gorivo in kot surovina za kemično predelavo. Z njegovim hidrogeniranjem dobimo zlasti dragocene vrste tekočega goriva: bencin in kerozin.
Ogljik je glavna sestavina bituminoznega premoga ( 99% ), rjavi premog ( do 72%). Izvor imena je ogljik, torej "pridobivanje premoga". Latinsko ime "carbononeum" temelji na korenini ogljik-premog.
Tako kot zemeljsko olje tudi premog vsebuje veliko organskih snovi. Poleg organskih snovi vključuje tudi anorganske snovi, kot so voda, amoniak, vodikov sulfid in seveda sam ogljik - premog. Eden glavnih načinov predelave bituminoznega premoga je koksanje - žganje brez dostopa zraka. Kot rezultat koksanja, ki se izvaja pri temperaturi 1000 0 С, nastane:
Koksarniški plin - vsebuje vodik, metan, ogljikov monoksid in ogljikov dioksid, nečistoče amoniaka, dušika in druge pline.
Premogov katran - vsebuje več sto različnih organskih snovi, vključno z benzenom in njegovimi homologi, fenoli in aromatičnimi alkoholi, naftalenom in različnimi heterocikličnimi spojinami.
Prekomerna smola ali amonijačna voda - ki vsebuje, kot že ime pove, raztopljeni amoniak, pa tudi fenol, vodikov sulfid in druge snovi.
Koks - trdni ostanek koksanja, praktično čisti ogljik.
Koks se uporablja pri proizvodnji železa in jekla, amoniak - pri proizvodnji dušika in kombiniranih gnojil, pomembnost organskih proizvodov iz koksa pa je težko preceniti. Kakšna je geografija razširjenosti tega minerala?
Večina premogovnih virov je na severni polobli - Azija, Severna Amerika, Evrazija. Katere države izstopajo po zalogah in proizvodnji premoga?
Kitajska, ZDA, Indija, Avstralija, Rusija.
Države so glavne izvoznice premoga.
ZDA, Avstralija, Rusija, Južna Afrika.
Glavni uvozni centri.
Japonska, čezmorska Evropa.
To je zelo okolju umazano gorivo. Med premogovništvom pride do eksplozij metana in požarov ter pojavijo se določeni okoljski problemi.
Onesnaževanje okolja Ali je kakršna koli neželena sprememba stanja v tem okolju posledica človekove gospodarske dejavnosti. To se zgodi tudi pri pridobivanju mineralov. Predstavljajmo si situacijo na območju premogovništva. Skupaj s premogom se na površje dvigne ogromna količina odpadne kamnine, ki se kot nepotrebna preprosto pošlje na smetišča. Postopoma oblikovan odpadki- ogromne, deset metrov visoke, odpadne kamnine v obliki stožca, ki izkrivljajo videz naravne krajine. Ali bo ves premog, dvignjen na površino, odpeljan do potrošnika? Seveda ne. Navsezadnje postopek pušča. Na površini zemlje se naseli ogromno premogovega prahu. Posledično se spremeni sestava tal in podtalnice, kar bo neizogibno vplivalo na floro in favno v regiji.
Premog vsebuje radioaktivni ogljik - C, vendar po izgorevanju goriva nevarna snov skupaj z dimom pride v zrak, vodo, tla in sintra v žlindro ali pepel, ki se uporablja za proizvodnjo gradbenih materialov. Posledično so stene in stropi v stanovanjskih zgradbah "šibki" in ogrožajo zdravje ljudi.
OLJE
Olje je človeštvo poznalo že od antičnih časov. Izkopali so ga na bregovih Evfrata
6-7 tisoč let pr eh . Uporabljali so ga za osvetljevanje stanovanj, za pripravo malt, kot zdravila in mazila za balzamiranje. Nafta v starodavnem svetu je bila strašljivo orožje: ognjene reke so se izlivale na glave tistih, ki so viharile trdnjavske zidove, goreče puščice, namočene v olje, so letele v oblegana mesta. Olje je bilo sestavni del zažigalnega sredstva, ki se je v zgodovino zapisalo pod tem imenom "Grški ogenj".V srednjem veku so ga uporabljali predvsem za ulično razsvetljavo.
Več kot 600 raziskovanih naftnih in plinskih bazenov, 450 v razvoju , skupno število naftnih polj pa doseže 50 tisoč.
Ločite med lahkimi in težkimi olji. Lahka olja se črpajo iz podtalja s črpalkami ali s fontano. Iz takega olja sta v glavnem bencin in kerozin. Težke razrede olja včasih celo kopljejo (v Republiki Komi), iz njega pa pripravljajo bitumen, kurilno olje in različna olja.
Olje je najbolj vsestransko gorivo, visoko kalorično. Njegova proizvodnja je znana po relativno enostavnosti in nizkih stroških, saj pri pridobivanju nafte ni treba ljudi spuščati pod zemljo. Transport nafte po cevovodih ni velik problem. Glavna pomanjkljivost te vrste goriva je majhna razpoložljivost virov (približno 50 let ) ... Splošne geološke zaloge so enake 500 milijardam ton, vključno z raziskanimi 140 milijardami ton .
IN 2007 leto so ruski znanstveniki svetovni skupnosti dokazali, da sta podvodna grebena Lomonosov in Mendelejev, ki se nahajata v Severnem ledenem oceanu, celinsko pasovno območje in zato pripadata Ruski federaciji. Učitelj kemije vam bo povedal o sestavi olja in njegovih lastnostih.
Olje je "kup energije". Z le 1 ml tega lahko segrejete celo vedro vode za eno stopinjo in če želite samovar samopota kuhati, potrebujete manj kot pol kozarca olja. Po koncentraciji energije na enoto prostornine je olje na prvem mestu med naravnimi snovmi. Tudi radioaktivne rude v tem pogledu z njo ne morejo konkurirati, saj je vsebnost radioaktivnih snovi v njih tako majhna, da za ekstrakcijo 1 mg. jedrsko gorivo je treba predelati na tone kamenja.
Nafta ni samo osnova gorivno-energetskega kompleksa katere koli države.
Tu so na mestu slavne besede D.I. Mendeleeva »Kurjenje olja je enako kot kurjenje peči bankovci "... Vsaka kapljica olja vsebuje več kot 900 različne kemične spojine, več kot polovica kemičnih elementov periodnega sistema. To je resnično čudež narave, hrbtenica petrokemične industrije. Približno 90% vsega proizvedenega olja se uporablja kot gorivo. Kljub “ vaših 10% " , petrokemična sinteza zagotavlja na tisoče organskih spojin, ki ustrezajo nujnim potrebam sodobne družbe. Ni čudno, da ljudje nafto spoštljivo imenujejo »črno zlato«, »zemeljska kri«.
Olje je oljna temno rjava tekočina z rdečkastim ali zelenkastim odtenkom, včasih črna, rdeča, modra ali svetla in celo prozorna z značilnim ostrim vonjem. Včasih je olje belo ali brezbarvno, kot je voda (na primer na polju Surukhan v Azerbajdžanu, na nekaterih poljih v Alžiriji).
Sestava olja ni enaka. Toda vsi običajno vsebujejo tri vrste ogljikovodikov - alkane (večinoma normalne strukture), cikloalkane in aromatske ogljikovodike. Razmerje teh ogljikovodikov v olju različnih polj je različno: na primer olje Mangyshlak je bogato z alkani, nafta v regiji Baku pa s cikloalkani.
Glavne zaloge nafte se nahajajo na severni polobli. Skupaj 75 države sveta proizvajajo nafto, vendar 90% njene proizvodnje pade na delež le 10 držav. Blizu ? svetovnih zalog nafte v državah v razvoju. (Učitelj pokliče in pokaže na zemljevidu).
Glavne države proizvajalke:
Saudova Arabija, ZDA, Rusija, Iran, Mehika.
Hkrati pa še več 4/5 poraba nafte pade na delež gospodarsko razvitih držav, ki so glavne države uvoznice:
Japonska, čezmorska Evropa, ZDA.
Surova nafta se ne uporablja nikjer, uporabljajo pa se rafinirani izdelki.
Rafiniranje nafte
Sodobna tovarna je sestavljena iz peči za ogrevanje na olje in destilacijske kolone, kjer je olje ločeno frakcije -ločene mešanice ogljikovodikov glede na njihova vrelišča: bencin, nafta, kerozin. Pečica ima dolgo cev, navito v tuljavo. Peč se segreva s produkti zgorevanja kurilnega olja ali plina. Olje se neprekinjeno dovaja v tuljavo: tam se segreje do 320 - 350 0 C v obliki mešanice tekočine in pare, ki vstopi v destilacijsko kolono. Rektifikacijski steber je jeklena cilindrična naprava z višino približno 40 m. Ima več deset vodoravnih predelnih sten z luknjami v notranjosti - tako imenovane plošče. Oljne pare, ki vstopajo v kolono, se dvigajo navzgor in prehajajo skozi luknje v pladnjih. Postopoma se ohladijo pri gibanju navzgor in se delno utekočinijo. Manj hlapni ogljikovodiki se utekočinijo že na prvih pladnjih in tvorijo frakcijo plin-olje; zgoraj se zbere več hlapnih ogljikovodikov in tvorijo kerozinsko frakcijo; še večja je frakcija nafte. Najhlapnejši ogljikovodiki zapustijo kolono kot hlapi in po kondenzaciji tvorijo bencin. Del bencina se dovaja nazaj v kolono za "namakanje", kar prispeva k boljšemu načinu delovanja. (Zapis v zvezek). Bencin - vsebuje ogljikovodike С5 - С11, vre v območju od 40 0 \u200b\u200bС do 200 0 С; nafta - vsebuje ogljikovodike С8 - С14 s vreliščem od 120 0 С do 240 0 С; kerozin - vsebuje ogljikovodike С12 - С18, ki vrejo pri temperaturah od 180 0 С do 300 0 С; plinsko olje - vsebuje ogljikovodike С13 - С15, destiliramo pri temperaturi od 230 0 С do 360 0 С; mazalna olja - С16 - С28, vreti pri temperaturi 350 0 С in več.
Po destilaciji lahkih izdelkov iz olja ostane viskozna črna tekočina - kurilno olje. Je dragocena mešanica ogljikovodikov. Mazalna olja dobimo iz kurilnega olja z dodatno destilacijo. Del destilacije kurilnega olja se imenuje katran, ki se uporablja pri gradnji in asfaltiranju cest (prikaz video fragmenta). Najbolj dragocena frakcija neposredne destilacije nafte je bencin. Dobitek te frakcije pa ne presega 17-20% mase surove nafte. Pojavi se težava: kako zadovoljiti vedno večje potrebe družbe po avtomobilskem in letalskem gorivu? Rešitev je konec 19. stoletja našel ruski inženir Vladimir Grigorievich Shukhov... IN 1891 letu je prvič izvedel industrijsko pokanje petrolejska frakcija olja, kar je omogočilo povečanje donosa bencina do 65-70% (na osnovi surove nafte). Hvaležno človeštvo je samo za razvoj procesa termičnega krekinga naftnih derivatov z zlatimi črkami vpisalo ime te edinstvene osebe v zgodovino civilizacije.
Izdelki, pridobljeni z rektifikacijo olja, so podvrženi kemični obdelavi, ki vključuje številne zapletene procese, med katerimi je tudi krekiranje naftnih proizvodov (iz angleščine “Cracking” - cepljenje). Obstaja več vrst razpok: termično, katalitsko, visokotlačno in redukcijsko. Toplotno krekiranje je cepljenje dolgoverižnih molekul ogljikovodika na krajše pod vplivom visoke temperature (470-550 0 C). Med tem cepitvijo se skupaj z alkani tvorijo alkeni:
Trenutno je najpogostejši katalitski kreking. Izvaja se pri temperaturi 450-500 0 С, vendar z večjo hitrostjo in omogoča pridobivanje bolj kakovostnega bencina. V pogojih katalitskega krekinga skupaj z reakcijami cepljenja pride do reakcij izomerizacije, to je pretvorbe običajnih ogljikovodikov v razvejane ogljikovodike.
Izomerizacija vpliva na kakovost bencina, saj prisotnost razvejanih ogljikovodikov močno poveča njegovo oktansko število. Pokanje se imenuje tako imenovani postopek sekundarne rafinacije. Številni drugi katalitski procesi, na primer reformiranje, se imenujejo tudi sekundarni. ReformiranjeJe aromatizacija bencinov s segrevanjem v prisotnosti katalizatorja, kot je platina. V teh pogojih se alkani in cikloalkani pretvorijo v aromatske ogljikovodike, zaradi česar se tudi oktansko število bencinov znatno poveča.
Ekologija in naftno polje
Za petrokemično industrijo je okoljski problem še posebej pomemben. Proizvodnja nafte je povezana s stroški energije in onesnaževanjem okolja. Pridobivanje morske nafte je nevaren vir onesnaženja v oceanih; oceani so onesnaženi tudi med prevozom nafte. Vsak od nas je po televiziji videl posledice nesreč s tankerji. Črne obale, prekrite s plastjo kurilnega olja, črni surf, zadušitev delfinov, ptice s krili v viskoznem kurilnem olju, ljudje v zaščitnih oblekah, ki zbirajo olje z lopatami in vedri. Navedel bi podatke o resni ekološki katastrofi, ki se je novembra 2007 zgodila v Kerški ožini. V vodo je prišlo 2 tisoč ton naftnih derivatov in približno 7 tisoč ton žvepla. Predvsem pa sta zaradi katastrofe utrpela Tuzla, ki se nahaja na stičišču Črnega in Azovskega morja, ter raž Čuška. Po nesreči je kurilno olje potonilo na dno, zaradi česar je umrla majhna lupina v obliki srca, glavna hrana prebivalcev morja. Za obnovitev ekosistema bo trajalo 10 let. Umrlo je več kot 15 tisoč ptic. Liter olja, ki pride v vodo, se po površini razprostira na 100 kvadratnih metrih površin. Oljni film, čeprav je zelo tanek, tvori nepremagljivo oviro za kisik iz ozračja do vodnega stolpca. Posledično sta motena režim kisika in ocean "Zaduši". Plankton, hrbtenica oceanske prehranske verige, umira. Trenutno je približno 20% svetovnega oceana pokritih z razlitji nafte, območje, ki ga prizadene onesnaženje z nafto, pa narašča. Poleg tega, da je Svetovni ocean prekrit z oljnim filmom, ga lahko opazujemo tudi na kopnem. Na primer, na naftnih poljih Zahodne Sibirije se na leto razlije več nafte, kot jo lahko sprejme tanker - do 20 milijonov ton. Približno polovica te nafte pride na tla zaradi nesreč, ostalo so "načrtovani" žlebovi in \u200b\u200bpuščanja med zagonom vrtin, raziskovalnim vrtanjem in popravilom cevovodov. Po mnenju Odbora za okolje avtonomnega okrožja Jamalo-Nenec je največje območje onesnaženih z nafto v okrožju Purovsky.
NARAVNI IN POVEZANI NAFTNI PLIN
Zemeljski plin vsebuje ogljikovodike z nizko molekulsko maso, glavne sestavine pa so metan... Njegova vsebnost v plinu različnih polj se giblje med 80% in 97%. Poleg metana - etan, propan, butan. Anorganski: dušik - 2%; CO2; H20; H2S, žlahtni plini. Ko gori zemeljski plin, nastane veliko toplote.
Po svojih lastnostih zemeljski plin kot gorivo presega celo olje, je bolj kalor. To je najmlajša panoga gorivne industrije. Plin je še lažje črpati in transportirati. Je najbolj ekonomično od vseh goriv. Obstajajo pa tudi slabosti: zapleten medcelinski transport plina. Cisterne - nosilci metana in nafte, ki prevažajo plin v utekočinjenem stanju, so izjemno zapletene in drage konstrukcije.
Uporablja se kot: učinkovito gorivo, surovina v kemični industriji, pri proizvodnji acetilena, etilena, vodika, saj, plastike, ocetne kisline, barvil, zdravil itd. rudarstvo. Naftni plin vsebuje manj metana, več pa propana, butana in drugih višjih ogljikovodikov. Kje se proizvaja plin?
Več kot 70 držav sveta ima industrijske zaloge plina. Poleg tega imajo države v razvoju, tako kot pri nafti, zelo velike zaloge. Toda s proizvodnjo plina se ukvarjajo predvsem razvite države. Lahko ga uporabljajo ali prodajajo plin drugim državam, ki so z njimi na isti celini. Mednarodna trgovina s plinom je manj aktivna kot trgovina z nafto. Približno 15% svetovnega plina se dobavi na mednarodni trg. Skoraj 2/3 svetovne proizvodnje plina prihaja iz Rusije in ZDA. Nedvomno vodilno območje proizvodnje plina ne le pri nas, ampak tudi po svetu je Yamalo-Nenets avtonomna regijakjer se ta industrija razvija že 30 let. Naše mesto Novi Urengoj je upravičeno priznano kot prestolnica plina. Največja nahajališča vključujejo Urengoyskoye, Yamburgskoye, Medvezhye, Zapolyarnoye. Polje Urengoyskoye je vključeno v Guinnessovo knjigo rekordov. Rezerve in pridelava polja so edinstvene. Raziskane rezerve presegajo 10 bilijonov. m 3, 6 bilijonov kubičnih metrov je bilo že proizvedenih od operacije. m 3. Leta 2008 naj bi Gazprom na polju Urengojsko zajel 598 milijard kubičnih metrov modrega zlata.
Plin in ekologija
Nepopolnost tehnologije pridobivanja nafte in plina ter njunega transporta povzroča stalno izgorevanje količin plina v grelnih enotah kompresorskih postaj in v plamenih. Kompresorske postaje predstavljajo približno 30% teh emisij. Naprave za sežiganje letno porabijo približno 450 tisoč ton zemeljskega in pripadajočega plina, medtem ko se v ozračje izpusti več kot 60 tisoč ton onesnaževal.
Nafta, plin, premog so dragocene surovine za kemično industrijo. V bližnji prihodnosti jih bodo zamenjali v gorivno-energetskem kompleksu naše države. Znanstveniki trenutno iščejo načine za uporabo sončne in vetrne energije, jedrskega goriva za popolno nadomestitev nafte. Najobetavnejše gorivo za prihodnost je vodik. Zmanjšanje uporabe nafte v toplotni industriji je način ne le za racionalnejšo rabo nafte, temveč tudi za ohranitev te surovine za prihodnje generacije. Ogljikovodične surovine se smejo v predelovalni industriji uporabljati le za pridobivanje različnih izdelkov. Žal se razmere še niso spremenile in do 94% proizvedenega olja se porabi kot gorivo. DI Mendeleev je modro rekel: "Kurjenje olja je enako kot kurjenje peči z bankovci".
Naravni vir ogljikovodikov | Njegove glavne značilnosti |
Olje | Večkomponentna mešanica, sestavljena pretežno iz ogljikovodikov. Ogljikovodike predstavljajo predvsem alkani, cikloalkani in areni. |
Pridruženi naftni plin | Mešanica, ki je sestavljena skoraj izključno iz alkanov z dolgo ogljikovo verigo od 1 do 6 atomov ogljika, nastaja med proizvodnjo nafte, od tod tudi izvor imena. Obstaja takšna težnja: nižja kot je molekulska masa alkana, večji je njegov odstotek v pripadajočem naftnem plinu. |
Zemeljski plin | Mešanica, sestavljena pretežno iz alkanov z nizko molekulsko maso. Glavna sestavina zemeljskega plina je metan. Njegov odstotek je lahko odvisen od plinskega polja od 75 do 99%. Po koncentraciji je etan na drugem mestu z veliko prednostjo, propan je še manj zadržan itd. Temeljna razlika med zemeljskim plinom in pripadajočim naftnim plinom je, da je delež propana in izomernih butanov v pripadajočem naftnem plinu veliko večji. |
Premog | Večkomponentna mešanica različnih spojin ogljika, vodika, kisika, dušika in žvepla. Tudi sestava premoga vsebuje znatno količino anorganskih snovi, katerih delež je bistveno večji kot v olju. |
Rafiniranje nafte
Olje je večkomponentna mešanica različnih snovi, predvsem ogljikovodikov. Te komponente se med seboj razlikujejo glede vrelišč. V zvezi s tem, če se olje segreje, najprej iz njega izhlapijo najlažje vrele komponente, nato spojine z višjim vreliščem itd. Ta pojav temelji primarno rafiniranje nafte ki sestoji iz destilacija (popravek) olje. Ta postopek imenujemo primarni, saj se domneva, da med njegovim potekom ne pride do kemičnih pretvorb snovi, olje pa se loči le na frakcije z različnimi vrelišči. Spodaj je shematski diagram destilacijske kolone z kratek opis sam postopek destilacije:
Pred postopkom rektifikacije se olje pripravi na poseben način, in sicer se znebijo nečistoče vode z raztopljenimi solmi v njej in trdnih mehanskih nečistoč. Tako pripravljeno olje vstopi v cevasto peč, kjer se segreje na visoko temperaturo (320-350 o C). Po segrevanju v cevasti peči olje z visoko temperaturo vstopi v spodnji del destilacijske kolone, kjer posamezne frakcije uparijo in njihovi hlapi narastejo po destilacijski koloni. Višji kot je odsek rektifikacijske kolone, nižja je njena temperatura. Tako so na različnih višinah izbrane naslednje frakcije:
1) destilacijski plini (zajeti na samem vrhu kolone in zato njihovo vrelišče ne presega 40 ° C);
2) frakcija bencina (vrelišče od 35 do 200 о С);
3) frakcija nafte (vrelišče od 150 do 250 o C);
4) frakcija kerozina (vrelišče od 190 do 300 o C);
5) dizelska frakcija (vrelišče od 200 do 300 o C);
6) kurilno olje (vrelišče nad 350 ° C).
Treba je opozoriti, da srednje frakcije, ki se sprostijo med destilacijo nafte, ne ustrezajo standardom za kakovost goriv. Poleg tega se pri destilaciji olja tvori precejšnja količina kurilnega olja, kar še zdaleč ni najbolj priljubljen izdelek. V zvezi s tem je naloga po primarnem rafiniranju nafte povečati donos dražjih, zlasti bencinskih frakcij, in izboljšati kakovost teh frakcij. Te naloge se rešujejo z različnimi procesi sekundarno rafiniranje nafte na primer kot pokanjein reformiranje .
Upoštevati je treba, da je število postopkov, ki se uporabljajo pri sekundarnem prečiščevanju nafte, veliko večje in dotaknemo se le nekaterih glavnih. Zdaj pa ugotovimo, kakšen je pomen teh procesov.
Krekiranje (termično ali katalitično)
Ta postopek je namenjen povečanju donosa bencinske frakcije. V ta namen se težke frakcije, na primer kurilno olje, močno segrejejo, najpogosteje v prisotnosti katalizatorja. Kot rezultat tega delovanja se raztrgajo dolgoverižne molekule, ki sestavljajo težke frakcije, in nastanejo ogljikovodiki z nižjo molekulsko maso. To dejansko vodi do dodatnega izkoristka bencinske frakcije, ki je dragocenejša od prvotnega kurilnega olja. Kemijsko bistvo tega postopka se odraža v enačbi:
Reformiranje
Ta postopek izpolnjuje nalogo izboljšanja kakovosti bencinske frakcije, zlasti povečanje njene detonacijske stabilnosti (oktansko število). Ta lastnost bencina je navedena na bencinskih črpalkah (92., 95., 98. bencin itd.).
Kot rezultat procesa reformiranja se poveča delež aromatskih ogljikovodikov v bencinski frakciji, ki ima med drugimi ogljikovodiki eno najvišjih oktanskih števil. Takšno povečanje deleža aromatskih ogljikovodikov je doseženo predvsem kot posledica reakcij dehidrociklizacije, ki se pojavijo med procesom reformiranja. Na primer z dovolj močnim ogrevanjem n-heksan se v prisotnosti platinskega katalizatorja spremeni v benzen, n-heptan pa na podoben način v toluen:
Predelava premoga
Glavna metoda predelave bituminoznega premoga je koksanje . Koksanje premoga je postopek, pri katerem se premog segreva brez dostopa do zraka. Poleg tega so zaradi takega ogrevanja iz premoga izolirani štirje glavni proizvodi:
1) Koks
Trdna snov, ki je skoraj čisti ogljik.
2) Premogov katran
Vsebuje veliko različnih pretežno aromatičnih spojin, kot so benzenski homologi, fenoli, aromatični alkoholi, naftalen, naftalenski homologi itd .;
3) Amoniakova voda
Kljub svojemu imenu ta frakcija poleg amoniaka in vode vsebuje tudi fenol, vodikov sulfid in nekatere druge spojine.
4) Koksarniški plin
Glavne sestavine koksnega plina so vodik, metan, ogljikov dioksid, dušik, etilen itd.
Najpomembnejši naravni viri ogljikovodikov so olje , zemeljski plin in premog ... V različnih delih Zemlje tvorijo bogate nahajališča.
Prej so bili pridobljeni naravni proizvodi uporabljeni izključno kot gorivo. Trenutno so razvite in široko uporabljene metode njihove predelave, ki omogočajo izolacijo dragocenih ogljikovodikov, ki se uporabljajo kot visokokakovostno gorivo in kot surovina za različne organske sinteze. Ukvarja se s predelavo naravnih virov surovin petrokemična industrija ... Analizirajmo glavne metode predelave naravnih ogljikovodikov.
Najdragocenejši vir naravnih surovin - olje ... Je oljnata tekočina temno rjave ali črne barve z značilnim vonjem, praktično netopna v vodi. Gostota olja je 0,73-0,97 g / cm 3. Nafta je kompleksna mešanica različnih tekočih ogljikovodikov, v kateri se raztopijo plinasti in trdni ogljikovodiki, sestava olja z različnih polj pa se lahko razlikuje. Alkani, cikloalkani, aromatski ogljikovodiki, pa tudi organske spojine, ki vsebujejo kisik, žveplo in dušik, so lahko v olju v različnih razmerjih.
Surova nafta se praktično ne uporablja, ampak se predela.
Razlikovati primarno rafiniranje nafte (destilacija ), tj. razdelitev na frakcije z različnimi vrelišči in recikliranje (pokanje ), med katerimi je struktura ogljikovodika
dovs, vključeni v njegovo sestavo.
Primarno rafiniranje nafte temelji na dejstvu, da je vrelišče ogljikovodikov večje, večja je njihova molska masa. Sestava olja vključuje spojine s vrelišči od 30 do 550 ° C. Kot destilacija se olje loči na frakcije, ki vrejo pri različnih temperaturah in vsebujejo mešanice ogljikovodikov z različnimi molskimi masami. Te frakcije se na različne načine uporabljajo (glej tabelo 10.2).
Preglednica 10.2. Primarni izdelki za rafiniranje nafte.
| Ulomek | Vrelišče, ° С | Sestava | Uporaba |
| Utekočinjeni plin | <30 | Ogljikovodiki С 3 -С 4 | Plinasta goriva, surovine za kemično industrijo |
| Bencin | 40-200 | Ogljikovodiki С 5 - С 9 | Letalska in avtomobilska goriva, topila |
| Nafta | 150-250 | Ogljikovodiki С 9 - С 12 | Dizelsko gorivo, topilo |
| Kerozin | 180-300 | Ogljikovodiki С 9 -С 16 | Dizelska goriva, gospodinjska goriva, svetlobna goriva |
| Plinsko olje | 250-360 | Ogljikovodiki С 12 -С 35 | Dizelsko gorivo, surovina za katalitski kreking |
| Kurilno olje | > 360 | Višji ogljikovodiki, snovi, ki vsebujejo O-, N-, S-, Me | Gorivo za kotlovnice in industrijske peči, surovine za nadaljnjo destilacijo |
Kurilno olje predstavlja približno polovico mase olja. Zato je tudi podvržen termični obdelavi. Da bi preprečili razgradnjo, kurilno olje destiliramo pod znižanim tlakom. V tem primeru dobimo več frakcij: tekoči ogljikovodiki, ki se uporabljajo kot mazalna olja ; mešanica tekočih in trdnih ogljikovodikov - petrolatum uporablja se pri pripravi mazil; mešanica trdnih ogljikovodikov - parafin uporablja se za izdelavo lakov za čevlje, sveč, vžigalic in svinčnikov, pa tudi za impregnacijo lesa; nehlapni ostanki - katran uporablja se za pridobivanje cestnega, gradbenega in strešnega bitumna.
Sekundarno rafiniranje nafte vključuje kemične reakcije, ki spreminjajo sestavo in kemijsko strukturo ogljikovodikov. Njegova sorta
ty - toplotni kreking, katalitski kreking, katalitski reforming.
Termično razpokanje običajno izpostavljeni kurilnemu olju in drugim frakcijam težkega olja. Pri temperaturi 450-550 ° C in tlaku 2-7 MPa pride do cepitve molekul ogljikovodikov s prostimi radikali na fragmente z manjšim številom ogljikovih atomov in nastanejo omejujoče in nenasičene spojine:
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 ta način dobimo avtomobilski bencin.
Katalitsko razpokanje izvedena v prisotnosti katalizatorjev (običajno alumosilikatov) pri zračni tlak in temperaturo 550 - 600 ° C. Hkrati se letalski bencin pridobiva iz kerozina in frakcij nafte plinskega olja.
Razcep ogljikovodikov v prisotnosti alumosilikatov poteka z ionskim mehanizmom in ga spremlja izomerizacija, t.j. tvorba mešanice nasičenih in nenasičenih ogljikovodikov z razvejanim ogljikovim okostjem, na primer:
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
Katalitska reforma izvedeno pri temperaturi 470-540 ° C in tlaku 1-5 MPa z uporabo platinastih ali platinsko-renijevih katalizatorjev, nanesenih na bazo Al 2 O 3. V teh pogojih se preoblikovanje parafina in
cikloparafinsko olje do aromatskih ogljikovodikov
mačka., t, str
¾¾¾¾® + 3H 2
mačka., t, str
C 6 H 14 ¾¾¾¾® + 4H 2
Katalitski postopki omogočajo pridobivanje bolj kakovostnega bencina zaradi visoke vsebnosti razvejanih in aromatskih ogljikovodikov. Za kakovost bencina je značilna njegova oktansko število. Bolj ko bati stisnejo mešanico goriva in zraka, večja je moč motorja. Stiskanje pa se lahko izvede le do določene meje, nad katero pride do detonacije (eksplozije)
mešanica plinov, ki povzroča pregrevanje in prezgodnjo obrabo motorja. Običajni parafini imajo najnižjo detonacijsko odpornost. Z zmanjšanjem dolžine verige, povečanjem njene razvejanosti in številom dvojno
povezave, se poveča; zlasti je veliko v aromatičnih ogljikovih hidratih
pred porodom. Za oceno odpornosti proti detonaciji različnih razredov bencina jih primerjamo s podobnimi kazalniki mešanice izooktan in n-hep-tana z različnim razmerjem komponent; oktansko število je enako odstotku izooktana v tej mešanici. Večja kot je, večja je kakovost bencina. Oktansko število lahko povečamo tudi z dodajanjem posebnih sredstev proti udarcem, na primer tetraetil svinec Pb (C 2 H 5) 4, vendar so tak bencin in produkti zgorevanja strupeni.
Poleg tekočega goriva se v katalitskih procesih pridobijo spodnji plinasti ogljikovodiki, ki se nato uporabljajo kot surovina za organsko sintezo.
Drug pomemben naravni vir ogljikovodikov, katerega pomen se nenehno povečuje - zemeljski plin. Vsebuje do 98 vol.% Metana, 2-3 vol. njegovi najbližji homologi, pa tudi nečistoče vodikovega sulfida, dušika, ogljikovega dioksida, žlahtnih plinov in vode. Plini, ki se sproščajo med pridobivanjem nafte ( mimo ), vsebujejo manj metana, vendar več njegovih homologov.
Kot gorivo se uporablja zemeljski plin. Poleg tega so iz njega z destilacijo izolirani posamezni nasičeni ogljikovodiki, pa tudi sintetični plin sestavljen pretežno iz CO in vodika; uporabljajo se kot surovine za različne organske sinteze.
Kopajo se v velikih količinah premog - heterogeni trdni material črne ali sivo-črne barve. Je kompleksna mešanica različnih visoko molekulskih spojin.
Bitumenski premog se uporablja kot trdno gorivo in mu je tudi izpostavljen koksanje - suha destilacija brez dostopa do zraka pri 1000-1200 ° C. Kot rezultat tega postopka: koksa , ki je fino razdeljen grafit in se v metalurgiji uporablja kot redukcijsko sredstvo; premogov katran , ki ga destiliramo in dobimo aromatske ogljikovodike (benzen, toluen, ksilen, fenol itd.) in višina tona odhod na pripravo strešne kritine; amoniakova voda in koksarniški plin ki vsebuje približno 60% vodika in 25% metana.
Tako naravni viri ogljikovodikov zagotavljajo
kemična industrija z različnimi in razmeroma poceni surovinami za organske sinteze, ki omogočajo pridobivanje številnih organskih spojin, ki jih v naravi ni, so pa potrebne človeku.
Splošno shemo uporabe naravnih surovin za glavno organsko in petrokemično sintezo lahko predstavimo na naslednji način.
Arenas Sintezni plin Acetilen Alkeni Alkani
Osnovne organske in petrokemične sinteze
Nadzorne naloge.
1222. Kakšna je razlika med primarnim rafiniranjem nafte in sekundarnim rafiniranjem?
1223. Katere spojine določajo visoko kakovost bencina?
1224. Predlagajte metodo, ki omogoča pridobivanje etilnega alkohola, začenši z oljem.
Poglavje 1. GEOKEMIJA NAFTE IN RAZISKOVANJE ZGORJIVIH FOSILA. 3
§ 1. Izvor fosilnih goriv. 3.
§ 2. Plinske in naftne kamnine. 4.
Poglavje 2. NARAVNI VIRI .. 5
Poglavje 3. INDUSTRIJSKA PROIZVODNJA UGLJIKOVODIKOV .. 8
Poglavje 4. RAFINIRANJE OLJA .. 9
§ 1. Frakcijska destilacija .. 9
§ 2. Pokanje. 12.
§ 3. Reforma. 13.
§ 4. Odstranjevanje žvepla .. 14
Poglavje 5. UPORABA UGLJIKOVODIKOV .. 14
§ 1. Alkani .. 15
§ 2. Alkeni .. 16
§ 3. Alkin .. 18
§ 4. Arene .. 19
Poglavje 6. Analiza stanja naftne industrije. 20.
Poglavje 7. Značilnosti in glavni trendi naftne industrije. 27.
Seznam uporabljene literature ... 33
Prve teorije, ki so upoštevale načela, ki urejajo pojavljanje naftnih polj, so bile običajno omejene predvsem na vprašanje, kje se kopičijo. V zadnjih 20 letih pa je postalo jasno, da je za odgovor na to vprašanje treba razumeti, zakaj, kdaj in v kakšnih količinah je v določenem bazenu nastala nafta, pa tudi razumeti in ugotoviti, kakšni procesi so nastali, se selili in nakopičene. Te informacije so bistvene za izboljšanje učinkovitosti raziskovanja nafte.
Do nastanka fosilov ogljikovodikov je v skladu s sodobnimi pogledi prišlo zaradi zapletenega zaporedja geokemijskih procesov (glej sliko 1) v prvotnih kamninah, bogatih s plinom. V teh procesih so se sestavni deli različnih bioloških sistemov (snovi naravnega izvora) preoblikovali v ogljikovodike in v manjši meri v polarne spojine z različno termodinamično stabilnostjo - kot posledica odlaganja snovi naravnega izvora in njihovega poznejšega prekrivanja s sedimentnimi kamninami pod vplivom povečane temperature in povečanega tlaka na površini plasti zemeljske skorje. Primarna migracija tekočih in plinastih produktov iz začetnega plinskega in naftnega sloja in njihova nadaljnja sekundarna migracija (skozi nosilna obzorja, škarje itd.) V porozne oljno nasičene kamnine vodi do nastanka nahajališč ogljikovodikovih materialov, katerih nadaljnjo migracijo preprečimo z zaklepanjem nanosov med neporoznimi sloji kamnin ...
V ekstraktih organske snovi iz sedimentnih kamnin biogenega izvora najdemo spojine z enako kemijsko strukturo kot tiste, pridobljene iz nafte. Za geokemijo so še posebej pomembne nekatere od teh spojin, ki veljajo za "biološke oznake" ("kemični fosili"). Ti ogljikovodiki imajo veliko skupnega s spojinami, ki jih najdemo v bioloških sistemih (na primer z lipidi, pigmenti in presnovki), iz katerih je nastalo olje. Te spojine ne samo dokazujejo biogeni izvor naravnih ogljikovodikov, temveč tudi zelo pomembne informacije o plinih in oljnih kamninah, pa tudi o naravi zorenja in izvora, selitvi in \u200b\u200bbiorazgradnji, ki so privedle do nastanka posebnih nahajališč nafte in plina.
Slika 1 Geokemijski procesi, ki vodijo do tvorbe fosilnih ogljikovodikov.
Za fino razpršeno sedimentno kamnino se šteje kamnina, ki vsebuje plin in olje, ki je med naravnim odlaganjem vodila ali bi lahko privedla do nastanka in izpusta znatnih količin nafte in (ali) plina. Razvrstitev takšnih kamnin temelji na upoštevanju vsebnosti in vrste organske snovi, stanja njenega metamorfnega razvoja (kemijske preobrazbe, ki se pojavljajo pri temperaturah približno 50-180 ° C), pa tudi narave in količine ogljikovodikov, ki jih je mogoče dobiti iz njih. Kerogen z organskimi snovmi v biogenih sedimentnih kamninah najdemo v najrazličnejših oblikah, lahko pa ga razdelimo na štiri glavne vrste.
1) Liptiniti - imajo zelo visoko vsebnost vodika, vendar nizko vsebnost kisika; njihova sestava je posledica prisotnosti alifatskih ogljikovih verig. Predpostavlja se, da so liptiniti nastali predvsem iz alg (običajno podvrženih bakterijski razgradnji). Imajo visoko sposobnost, da se spremenijo v olje.
2) Extites - imajo visoko vsebnost vodika (vendar nižjo od vsebnosti liptinita), bogato z alifatskimi verigami in nasičenimi nafteni (aliciklični ogljikovodiki) ter aromatičnimi obroči in funkcionalnimi skupinami, ki vsebujejo kisik. Ta organska snov nastaja iz rastlinskih materialov, kot so spore, cvetni prah, povrhnjica in drugi strukturni deli rastlin. Exiniti imajo dobro sposobnost pretvorbe v nafto in plinski kondenzat ter na višjih stopnjah metamorfne evolucije v plin.
3) Vitrshits - imajo nizko vsebnost vodika, visoko vsebnost kisika in so sestavljeni predvsem iz aromatičnih struktur s kratkimi alifatskimi verigami, ki jih povezujejo funkcionalne skupine, ki vsebujejo kisik. Nastanejo iz strukturiranega lesa (lignoceluloznih) materialov in imajo omejeno sposobnost pretvorbe v olje, vendar dobro sposobnost pretvorbe v plin.
4) Inertiniti - To so črne neprozorne klastične kamnine (z visoko vsebnostjo ogljika in nizko vsebnostjo vodika), ki so nastale iz močno spremenjenih lesnih predhodnikov. Nimajo možnosti pretvorbe v nafto in plin.
Glavni dejavniki, po katerih se prepozna plinasta naftna kamnina, so vsebnost kerogena v njej, vrsta organske snovi v kerogenu in stopnja metamorfnega razvoja te organske snovi. Dobre plinske in naftne kamnine so tiste, ki vsebujejo 2-4% organske snovi, iz katere se lahko tvorijo in sproščajo ustrezni ogljikovodiki. V ugodnih geokemijskih pogojih lahko olje nastaja iz sedimentnih kamnin, ki vsebujejo organske snovi, kot sta liptinit in eksinit. Plinske usedline običajno nastajajo v kamninah, bogatih z vitrinitom, ali kot posledica termičnega razpokanja prvotno nastalega olja.
Zaradi poznejšega pokopavanja usedlin organske snovi pod zgornjimi sloji sedimentnih kamnin je ta snov izpostavljena vedno več visoke temperature, kar vodi do toplotne razgradnje kerogena in nastajanja nafte in plina. Tvorba nafte v količinah, ki so zanimive za komercialni razvoj polja, poteka pod določenimi pogoji glede časa in temperature (globina pojavljanja), čas nastajanja pa je daljši, nižja je temperatura (to je lahko razumljivo, če predpostavimo, da reakcija poteka po enačbi prvega reda in ima Arrheniusovo odvisnost od temperature). Na primer, enako količino olja, ki je nastalo pri 100 ° C v približno 20 milijonih let, bi moralo nastati pri 90 ° C v 40 milijonih letih in pri 80 ° C v 80 milijonih letih. Hitrost tvorbe ogljikovodikov iz kerogena se približno podvoji na vsakih 10 ° C povišanja temperature. ampak kemična sestava kerogen. je lahko zelo raznolika, zato je navedeno razmerje med časom zorenja olja in temperaturo tega postopka lahko le osnova za približne ocene.
Sodobne geokemične študije kažejo, da na kontinentalnem pasu Severnega morja povečanje globine na vsakih 100 m spremlja povišanje temperature za približno 3 ° C, kar pomeni, da sedimentne kamnine, bogate z organskimi snovmi, tvorijo tekoče ogljikovodike na globini 2500-4000 m za 50-80 milijonov let. Lahka olja in kondenzati so očitno nastali na globini 4000-5000 m, metan (suh plin) pa na globini več kot 5000 m.
Naravni viri ogljikovodikov so fosilna goriva - nafta in plin, premog in šota. Zaloge surove nafte in plina so nastale pred 100-200 milijoni let iz mikroskopskih morske rastline in živali, ki so bile vključene v sedimentne kamnine, ki so nastale na dnu morja. V nasprotju s tem so premog in šota začeli nastajati pred 340 milijoni let iz rastlin, ki rastejo na kopnem.
Zemeljski plin in surova nafta se običajno nahajata skupaj z vodo v oljnih plasteh, ki se nahajajo med sloji kamnin (slika 2). Izraz "zemeljski plin" velja tudi za pline, ki nastajajo v naravne danosti kot rezultat razgradnje premoga. Zemeljski plin in surova nafta se razvijata na vseh celinah, razen na Antarktiki. Največji proizvajalci zemeljskega plina na svetu so Rusija, Alžirija, Iran in ZDA. Največji proizvajalci surove nafte so Venezuela, Saudova Arabija, Kuvajt in Iran.
Zemeljski plin je v glavnem sestavljen iz metana (tabela 1).
Surovo olje je oljnata tekočina, ki ima lahko barvo od temno rjave ali zelene do skoraj brezbarvne. Vsebuje veliko število alkanov. Med njimi so nerazvejani alkani, razvejani alkani in cikloalkani s številom atomov ogljika od pet do 40. Začne se industrijsko ime teh cikloalkanov. Surova nafta vsebuje tudi približno 10% aromatskih ogljikovodikov, pa tudi majhne količine drugih spojin, ki vsebujejo žveplo, kisik in dušik.
Slika 2 Zemeljski plin in surova nafta sta ujeta med sloji kamnin.
Tabela 1 Sestava zemeljskega plina
Premog je najstarejši vir energije, ki ga človeštvo pozna. Gre za mineral (slika 3), ki je v tem procesu nastal iz rastlinske snovi metamorfizem. Metamorfne kamnine so kamnine, katerih sestava se je v pogojih visokih pritiskov in visokih temperatur spreminjala. Produkt prve faze v procesu nastajanja premoga je šota, ki je razgrajena organska snov. Premog nastane iz šote, potem ko je prekrit s sedimentnimi kamninami. Te sedimentne kamnine imenujemo preobremenjene. Preobremenjene padavine zmanjšajo vsebnost vlage v šoti.
Pri razvrščanju premoga se uporabljajo trije kriteriji: čistost (določeno z relativno vsebnostjo ogljika v odstotkih); tip (določeno s sestavo prvotne rastlinske snovi); razred (odvisno od stopnje metamorfizma).
Najnižji fosilni premog je rjavi premog in lignit (Tabela 2). Najbližje so šoti in jih odlikuje sorazmerno nizka vsebnost ogljika in visoka vsebnost vlage. Premog je značilna nižja vsebnost vlage in se pogosto uporablja v industriji. Najbolj suh in trden premog je antracit. Uporablja se za ogrevanje doma in kuhanje.
V zadnjem času zahvaljujem tehnični napredek postaja vedno bolj ekonomičen uplinjanje premoga. Proizvodi za uplinjanje premoga vključujejo ogljikov monoksid, ogljikov dioksid, vodik, metan in dušik. Uporabljajo se kot plinasto gorivo ali kot surovina za proizvodnjo različnih kemičnih izdelkov in gnojil.
Kot je opisano spodaj, je premog pomemben vir surovin za proizvodnjo aromatičnih snovi.
Slika 3 Različica molekularnega modela nizkokakovostnega premoga. Premog je zapletena mešanica kemikalij, ki vključuje ogljik, vodik in kisik, pa tudi majhne količine dušika, žvepla in drugih elementov. Poleg tega sestava premoga, odvisno od njegove kakovosti, vsebuje različne količine vlage in različnih mineralov.
Slika 4 Ogljikovodiki v bioloških sistemih.
Ogljikovodiki se naravno pojavljajo ne le v fosilnih gorivih, temveč tudi v nekaterih materialih biološkega izvora. Naravni kavčuk je primer naravnega ogljikovodikovega polimera. Molekula gume je sestavljena iz tisočih strukturnih enot, to so metilbuta-1,3-dien (izopren); njegova struktura je shematsko prikazana na sl. 4. Metilbuta-1,3-dien ima naslednjo strukturo:
Naravna guma. Približno 90% naravnega kavčuka, ki ga trenutno kopajo po vsem svetu, prihaja iz brazilskega kavčuka Hevea brasiliensis, ki ga gojijo večinoma v ekvatorialni Aziji. Sok tega drevesa, ki je lateks (koloidna vodna raztopina polimera), se zbira iz kosov z nožem v lubju. Lateks vsebuje približno 30% gume. Njeni drobni delci so suspendirani v vodi. Sok vlijemo v aluminijaste posode, kjer dodamo kislino, zaradi česar se guma strdi.
Številne druge naravne spojine vsebujejo tudi izoprenske strukturne drobce. Na primer, limonen vsebuje dva izoprenska ostanka. Limonen je glavna sestavina olj, pridobljenih iz lupine agrumov, kot so limone in pomaranče. Ta spojina spada v skupino spojin, imenovanih terpeni. Terpeni vsebujejo 10 atomov ogljika v svojih molekulah (spojine C 10) in vključujejo dva medsebojno povezana izoprenska dela ("od glave do repa"). Spojine s štirimi izoprenskimi deli (spojine C 20) imenujemo diterpeni, tiste s šestimi izoprenskimi deli pa triterpeni (spojine C 30). Skvalen, ki ga najdemo v jetrnem olju morskih psov, je triterpen. Tetraterpeni (spojine C 40) vsebujejo osem izoprenskih ostankov. Tetraterpeni se nahajajo v rastlinskih in živalskih maščobnih pigmentih. Njihova barva je posledica prisotnosti dolgega konjugiranega sistema dvojnih vezi. Na primer, β-karoten je odgovoren za značilno oranžno barvo korenja.
Alkani, alkeni, alkini in areni se pridobivajo z rafiniranjem nafte (glej spodaj). Premog je tudi pomemben vir surovin za proizvodnjo ogljikovodikov. V ta namen se v retortni peči premog segreva brez dostopa do zraka. Rezultat so koks, premogov katran, amoniak, vodikov sulfid in premogov plin. Ta postopek se imenuje uničujoča destilacija premoga. Z nadaljnjo frakcijsko destilacijo premogovega katrana dobimo različne arene (tabela 3). Ko koks sodeluje s paro, dobimo vodni plin:
Tabela 3 Nekatere aromatske spojine, pridobljene z frakcijsko destilacijo premogovega katrana (katrana)
Alkane in alkene lahko dobimo iz vodnega plina s pomočjo Fischer-Tropschevega postopka. Za to se vodni plin zmeša z vodikom in preide po površini železovega, kobaltovega ali nikljevega katalizatorja pri povišani temperaturi in pod tlakom 200-300 atm.
Postopek Fischer-Tropsch omogoča tudi proizvodnjo metanola in drugih organskih spojin, ki vsebujejo kisik, iz vodnega plina:
Ta reakcija poteka v prisotnosti katalizatorja kromovega (III) oksida pri temperaturi 300 ° C in pod tlakom 300 atm.
V industrializiranih državah se ogljikovodiki, kot sta metan in etilen, vedno bolj pridobivajo iz biomase. Bioplin je v glavnem sestavljen iz metana. Etilen lahko dobimo z dehidracijo etanola, ki nastaja med fermentacijskimi procesi.
Kalcijev dikarbid dobimo tudi iz koksa s segrevanjem njegove mešanice s kalcijevim oksidom pri temperaturah nad 2000 ° C v električni peči:
Ko kalcijev dikarbid sodeluje z vodo, nastane acetilen. Ta postopek odpira novo priložnost za sintezo nenasičenih ogljikovodikov iz koksa.
Surova nafta je kompleksna mešanica ogljikovodikov in drugih spojin. V tej obliki se malo uporablja. Najprej se predela v druge izdelke, ki imajo praktično uporabo. Zato se surova nafta s cisternami ali cevovodi prevaža v rafinerije.
Rafiniranje nafte vključuje različne fizikalne in kemijske procese: frakcijska destilacija, krekiranje, reformiranje in odstranjevanje žvepla.
Surovo nafto ločimo na številne sestavne dele s preprosto, frakcijsko destilacijo in vakuumsko destilacijo. Narava teh postopkov ter število in sestava dobljenih oljnih frakcij je odvisna od sestave surove nafte in potreb po različnih frakcijah.
Iz surove nafte se najprej odstranijo v njej raztopljene plinske nečistoče s preprosto destilacijo. Nato je olje izpostavljeno primarna destilacija , zaradi česar je razdeljen na plin, lahke in srednje frakcije ter kurilno olje. Nadaljnja frakcijska destilacija lahkih in srednjih frakcij ter vakuumska destilacija kurilnega olja vodi v nastanek veliko število frakcije. Tabela 4 prikazuje območja vrelišč in sestavo različnih frakcij olja, na sl. 5 prikazuje diagram naprave primarne destilacijske (rektifikacijske) kolone za destilacijo olja. Poglejmo zdaj opis lastnosti posameznih oljnih frakcij.
Tabela 4 Tipične frakcije destilacije olja
Slika 5 Primarna destilacija surove nafte.
Frakcija plina. Plini, pridobljeni med prečiščevanjem nafte, so najpreprostejši nerazvejani alkani: etan, propan in butani. Ta frakcija ima industrijsko ime rafinerijski (naftni) plin. Odstrani se iz surove nafte, preden se podvrže primarni destilaciji, ali pa se iz primarne destilacije predela iz bencinske frakcije. Rafinerijski plin se uporablja kot plinasto gorivo ali se pod pritiskom utekočinja za pridobivanje utekočinjenega naftnega plina. Slednje se trži kot tekoče gorivo ali pa se uporablja kot surovina za proizvodnjo etilena v krekingih.
Frakcija bencina. Ta frakcija se uporablja za pridobivanje različnih vrst pogonskih goriv. Je mešanica različnih ogljikovodikov, vključno z nerazvejanimi in razvejanimi alkani. Karakteristike zgorevanja nerazvejanih alkanov niso idealne za motorje z notranjim zgorevanjem. Zato se frakcija bencina pogosto toplotno preoblikuje, da pretvori nerazvejene molekule v razvejane. Pred uporabo to frakcijo običajno zmešamo z razvejanimi alkani, cikloalkani in aromami, pridobljenimi iz drugih frakcij s katalitskim krekingom ali reformingom.
Kakovost bencina kot pogonskega goriva določa oktanska vrednost. Označuje volumenski odstotek 2,2,4-trimetilpentana (izooktana) v zmesi 2,2,4-trimetilpentana in heptana (alkan z ravno verigo), ki ima enake značilnosti zgorevanja kot preskušeni bencin.
Slabo motorno gorivo ima nič oktansko število, dobro gorivo oktansko število pa 100. Oktansko število bencinske frakcije, dobljene iz surove nafte, običajno ne presega 60. Zgornje lastnosti bencina se izboljšajo z dodatkom dodatka proti udarcem, to je tetraetil svinec (IV) , Pb (C2H5) 4. Tetraetilni svinec je brezbarvna tekočina, ki jo dobimo s segrevanjem kloroetana z zlitino natrija in svinca:
Ko gori bencin, ki vsebuje ta dodatek, nastanejo delci svinca in svinčevega (II) oksida. Upočasnijo nekatere stopnje zgorevanja bencinskega goriva in tako preprečijo detonacijo. Skupaj s tetraetilnim svincem se bencinu doda več 1,2-dibrometana. Reagira s svincem in svincem (II) in tvori svinec (II) bromid. Ker je svinčev (II) bromid hlapna spojina, se z izpušnimi plini odstrani iz avtomobilskega motorja.
Nafta (nafta). Ta frakcija destilacije olja se dobi v presledku med bencinom in petrolejem. Sestavljen je predvsem iz alkanov (tabela 5).
Nafta se pridobiva tudi z delno destilacijo lahke oljne frakcije, pridobljene iz premogovega katrana (tabela 3). Nafta iz premogovega katrana ima visoko vsebnost aromatskih ogljikovodikov.
Večina nafte iz destilacije nafte se preoblikuje, da jo pretvori v bencin. Znaten del pa se uporablja kot surovina za proizvodnjo drugih kemikalij.
Tabela 5 Sestava ogljikovodikov frakcije nafte tipičnega bližnjevzhodnega olja
Kerozin ... Kerozinska frakcija destilacije olja je sestavljena iz alifatskih alkanov, naftalenov in aromatskih ogljikovodikov. Del je prečiščen in uporabljen kot vir nasičenih ogljikovodikov-parafinov, drugi del pa je razpokan, da se pretvori v bencin. Vendar se večina petroleja uporablja kot gorivo za reaktivna letala.
Plinsko olje ... Ta frakcija rafiniranega nafte je znana kot dizelsko gorivo. Del je razpokan za proizvodnjo rafinerijskega plina in bencina. Vendar se plinsko olje v glavnem uporablja kot gorivo za dizelske motorje. V dizelskem motorju gorivo vžge s povečanjem tlaka. Zato delajo brez svečk. Plinsko olje se uporablja tudi kot gorivo za industrijske peči.
Kurilno olje ... Ta frakcija ostane po odstranitvi vseh drugih frakcij iz olja. Večina se uporablja kot tekoče gorivo za ogrevanje kotlov in proizvodnjo pare v industrijskih obratih, elektrarnah in ladijskih motorjih. Vendar pa je nekaj kurilnega olja destilirano za proizvodnjo mazalnih olj in parafinskega voska. Mazalna olja se nadalje rafinirajo z ekstrakcijo s topilom. Temen, viskozen material, ki ostane po vakuumski destilaciji kurilnega olja, se imenuje "bitumen" ali "asfalt". Uporablja se za izdelavo cestnih površin.
Pogovarjali smo se o tem, kako frakcijska destilacija in vakuumska destilacija skupaj z ekstrakcijo topila omogočata ločevanje surove nafte v različne praktično pomembne frakcije. Vsi ti procesi so fizični. Toda za prečiščevanje nafte se uporabljajo tudi kemični postopki. Te procese lahko razdelimo na dve vrsti: razpoke in reformiranje.
V tem procesu se velike molekule frakcij surove nafte z visokim vreliščem razgradijo na manjše molekule, ki sestavljajo frakcije z nizkim vreliščem. Pokanje je nujno, ker povpraševanje po frakcijah nafte z nizkim vreliščem - zlasti po bencinu - pogosto presega razpoložljivost frakcijske destilacije surove nafte.
Kot rezultat razpok se poleg bencina dobijo tudi alkeni, ki so nujni kot surovine za kemično industrijo. Pokanje pa je razdeljeno na tri glavne vrste: hidrokreking, katalitski kreking in termični kreking.
Hidrokreking ... Ta vrsta krekinga pretvori frakcije olja z visokim vreliščem (voski in težka olja) v frakcije z nizkim vreliščem. Postopek hidrokrekinga vključuje segrevanje frakcije, ki se razpoči pod zelo visokim tlakom v vodikovi atmosferi. To vodi do pretrganja velikih molekul in dodajanja vodika njihovim fragmentom. Posledično nastanejo majhne nasičene molekule. Hidrokreking se uporablja za pridobivanje plinskega olja in bencinov iz težjih frakcij.
Katalitsko razpokanje. Ta metoda vodi do tvorbe mešanice nasičenih in nenasičenih izdelkov. Katalitični kreking se izvaja pri sorazmerno nizkih temperaturah, kot katalizator pa se uporablja mešanica silicijevega dioksida in glinice. Na ta način se iz frakcij težke nafte pridobijo visokokakovostni bencin in nenasičeni ogljikovodiki.
Termično razpokanje. Velike molekule ogljikovodikov v težke frakcije olja lahko razgradimo na manjše molekule s segrevanjem teh frakcij na temperature nad njihovim vreliščem. Tako kot pri katalitskem krekingu tudi v tem primeru dobimo mešanico nasičenih in nenasičenih produktov. Na primer,
Termični kreking je še posebej pomemben za proizvodnjo nenasičenih ogljikovodikov, kot sta etilen in propen. Za termični kreking se uporabljajo enote za kreking s paro. V teh napravah se dovod ogljikovodikov najprej segreje v peči na 800 ° C in nato razredči s paro. To poveča donos alkenov. Ko se velike molekule izhodnih ogljikovodikov razdelijo na manjše molekule, se vroči plini z vodo ohladijo na približno 400CC, ki se spremeni v stisnjeno paro. Nato ohlajeni plini vstopijo v rektifikacijski (delni) stolpec, kjer se ohladijo na 40 ° C. Kondenzacija večjih molekul povzroči nastanek bencina in plinskega olja. Nekondenzirani plini se stisnejo v kompresorju, ki ga poganja stisnjena para, ki nastaja v koraku hlajenja plina. Ločevanje končnega proizvoda se izvede v frakcijskih destilacijskih kolonah.
Tabela 6 Dobitek izdelkov za kreking s paro iz različnih ogljikovodikovih surovin (mas.%)
V evropskih državah je nafta glavna surovina za proizvodnjo nenasičenih ogljikovodikov s katalitskim krekingom. V Združenih državah je za to namen primarna surovina etan. Zlahka ga dobimo v rafinerijah kot eno od sestavnih delov utekočinjenega naftnega plina ali iz zemeljskega plina, pa tudi iz naftnih vrtin kot enega od sestavnih delov naravnih plinov. Propan, butan in plinsko olje se uporabljajo tudi kot surovine za krekiranje s paro. Produkti krekiranja etana in nafte so navedeni v tabeli. 6.
Reakcije razpok potekajo po radikalnem mehanizmu.
Za razliko od procesov krekinga, ki večje molekule razgradijo na manjše, procesi reformiranja vodijo do spremembe strukture molekul ali njihove kombinacije v večje molekule. Reformiranje se uporablja pri predelavi surove nafte za pretvorbo frakcij bencina nizke kakovosti v frakcije visoke kakovosti. Poleg tega se uporablja za pridobivanje surovin za petrokemično industrijo. Procese reformiranja lahko razvrstimo v tri vrste: izomerizacija, alkilacija ter ciklizacija in aromatizacija.
Izomerizacija ... V tem procesu se molekule enega izomera prerazporedijo, da tvorijo drugi izomer. Postopek izomerizacije je zelo pomemben za izboljšanje kakovosti bencinske frakcije, pridobljene po primarni destilaciji surove nafte. Omenili smo že, da ta frakcija vsebuje preveč nerazvejanih alkanov. Lahko jih pretvorimo v razvejane alkane s segrevanjem te frakcije na 500-600 ° C pod tlakom 20-50 atm. Ta postopek se imenuje toplotni reforming.
Za izomerizacijo lahko veljajo tudi nerazvejani alkani katalitska reforma ... Na primer, butan lahko izomeriziramo v 2-metil-propan z uporabo katalizatorja iz aluminijevega klorida pri 100 ° C ali več:
Ta reakcija ima ionski mehanizem, ki se izvaja s sodelovanjem karbokacij.
Alkilacija ... V tem procesu se alkani in alkeni, ki so bili razpokani, ponovno združijo v visokokakovostne bencine. Takšni alkani in alkeni imajo običajno od dva do štiri atome ogljika. Postopek se izvaja pri nizki temperaturi z uporabo močno kislega katalizatorja, kot je žveplova kislina:
Ta reakcija poteka v skladu z ionskim mehanizmom s sodelovanjem karbokacije (CH 3) 3 C +.
Ciklizacija in aromatizacija. Ko ostanki bencina in nafte, dobljeni kot rezultat primarne destilacije surove nafte, preidejo na površino katalizatorjev, kot je platina ali molibden (VI) oksid, na aluminijevem substratu pri temperaturi 500 ° C in pod tlakom 10-20 atm, pri naknadna aromatizacija heksana in drugih alkanov z daljšimi nerazvejanimi verigami:
Kliče se izločanje vodika iz heksana in nato iz cikloheksana dehidrogenacijo ... Tovrstna reforma je v bistvu eden od procesov razpok. Imenuje se platformiranje, katalitsko reformiranje ali preprosto reformiranje. V nekaterih primerih se v reakcijski sistem vnese vodik, da se prepreči popolna razgradnja alkana do ogljika in ohrani katalizatorska aktivnost. V tem primeru se postopek imenuje hidroformiranje.
Surova nafta vsebuje vodikov sulfid in druge spojine, ki vsebujejo žveplo. Vsebnost žvepla v olju je odvisna od polja. Olje, ki se pridobiva s celinskega pasu Severnega morja, ima nizko vsebnost žvepla. Ko destiliramo surovo nafto, se organske spojine, ki vsebujejo žveplo, razgradijo in posledično nastane dodaten vodikov sulfid. Vodikov sulfid vstopa v rafinerijski plin ali frakcije utekočinjenega naftnega plina. Ker ima vodikov sulfid lastnosti šibke kisline, ga lahko odstranimo z obdelavo naftnih derivatov s katero koli šibko bazo. Iz tako dobljenega vodikovega sulfida lahko izvlečemo žveplo s sežiganjem vodikovega sulfida v zraku in s proizvodnji zgorevanja po površini aluminijevega katalizatorja pri temperaturi 400 ° C. Celotno reakcijo tega procesa opisuje enačba
Približno 75% vsega elementarnega žvepla, ki ga trenutno industrija uporablja v nesocialističnih državah, se pridobi iz surove nafte in zemeljskega plina.
Približno 90% vsega proizvedenega olja se uporablja kot gorivo. Kljub temu da je del olja, ki se uporablja za pridobivanje petrokemičnih izdelkov, majhen, so ti izdelki zelo pomembni. Na tisoče organskih spojin dobimo iz produktov destilacije olja (tabela 7). Iz njih se nato pridobi na tisoče izdelkov, ki ne zadovoljujejo le nujnih potreb sodobne družbe, temveč tudi potrebe po udobju (slika 6).
Tabela 7 Ogljikovodične surovine za kemično industrijo
Čeprav so različne skupine kemičnih izdelkov, navedene na sl. 6 se na splošno imenujejo petrokemikalije, ker so pridobljene iz nafte, zato je treba opozoriti, da številni ekološki proizvodi, zlasti aromati, izvirajo iz premogovega katrana in drugih surovin. Kljub temu približno 90% vseh surovin za ekološko industrijo izvira iz nafte.
Spodaj je nekaj tipičnih primerov, ki prikazujejo uporabo ogljikovodikov kot surovine za kemično industrijo.
Slika 6 Uporaba petrokemičnih izdelkov.
Metan ni le eno najpomembnejših goriv, \u200b\u200bima tudi veliko drugih uporab. Uporablja se za pridobitev t.i. sintezni plin ali sintetični plin. Tako kot vodni plin, ki se proizvaja iz koksa in pare, je tudi sintezni plin mešanica ogljikovega monoksida in vodika. Sintezni plin dobimo s segrevanjem metana ali nafte na približno 750 ° C pod tlakom približno 30 atm v prisotnosti nikljevega katalizatorja:
Sintezni plin se uporablja za proizvodnjo vodika po Haberjevem postopku (sinteza amoniaka).
Sintezni plin se uporablja tudi za proizvodnjo metanola in drugih organskih spojin. V procesu pridobivanja metanola sintetični plin prehaja po površini katalizatorja iz cinkovega oksida in bakra pri temperaturi 250 ° C in tlaku 50-100 atm, kar vodi do reakcije
Sintezni plin, uporabljen za ta postopek, je treba temeljito očistiti nečistoč.
Metanol lahko enostavno katalitično razgradimo, da ponovno dobimo sintezni plin. To je zelo priročno za prevoz sintetičnega plina. Metanol je ena najpomembnejših surovin za petrokemično industrijo. Uporablja se na primer za pridobivanje ocetne kisline:
Katalizator tega postopka je topni rodjev anionski kompleks. Ta metoda se uporablja za industrijsko proizvodnjo ocetne kisline, katere povpraševanje je večje od proizvodnje iz procesa fermentacije.
Topne rodijeve spojine se lahko v prihodnosti uporabljajo kot homogeni katalizatorji za proizvodnjo etana-1,2-diola iz sintetičnega plina:
Ta reakcija poteka pri temperaturi 300 ° C in tlaku približno 500-1000 atm. Trenutno tak postopek ekonomsko ni izvedljiv. Produkt te reakcije (njeno trivialno ime je etilen glikol) se uporablja kot sredstvo proti zmrzovanju in za proizvodnjo različnih poliestrov, na primer terilena.
Metan se uporablja tudi za proizvodnjo klorometanov, kot je triklorometan (kloroform). Klorometani so različno uporabni. Na primer, klorometan se uporablja pri proizvodnji silikonov.
Končno se metan vse pogosteje uporablja za proizvodnjo acetilena
Ta reakcija poteka pri približno 1500 ° C. Da se metan segreje na takšno temperaturo, se v pogojih z omejenim dostopom zraka sežge.
Etan ima tudi vrsto pomembnih uporab. Uporablja se v procesu proizvodnje kloroetana (etilklorida). Kot smo že omenili, se etil klorid uporablja za pridobivanje tetraetil svinca (IV). V ZDA je etan pomembna surovina za proizvodnjo etilena (tabela 6).
Propan igra pomembno vlogo pri industrijski proizvodnji aldehidov, kot sta metanal (mravljični aldehid) in etanal (acetaldehid). Te snovi so še posebej pomembne v industriji plastike. Butan se uporablja za izdelavo buta-1,3-diena, ki se, kot je opisano spodaj, uporablja za izdelavo sintetičnega kavčuka.
Etilen ... Etilen je eden najpomembnejših alkenov in nasploh eden najpomembnejših izdelkov petrokemične industrije. Je surovina za številne umetne snovi. Naštejmo jih.
Polietilen ... Polietilen je produkt polimerizacije etilena:
Polikloroetilen ... Ta polimer se imenuje tudi polivinilklorid (PVC). Pridobiva se iz kloroetilena (vinilklorida), ta pa iz etilena. Splošni odgovor:
1,2-dikloroetan dobimo v obliki tekočine ali plina z uporabo cinkovega klorida ali železovega (III) klorida kot katalizatorja.
Ko 1,2-dikloroetan segrejemo na temperaturo 500 ° C pod tlakom 3 atm v prisotnosti plavca, nastane kloroetilen (vinilklorid)
Druga metoda za proizvodnjo kloroetilena temelji na segrevanju mešanice etilena, vodikovega klorida in kisika na 250 ° C v prisotnosti bakrovega (II) klorida (katalizatorja):
Poliestrska vlakna. Primer takega vlakna je terilen. Pridobiva se iz etan-1,2-diola, ki se nato sintetizira iz epoksietana (etilen oksida), kot sledi:
Etan-1,2-diol (etilen glikol) se uporablja tudi kot sredstvo proti zmrzovanju in za proizvodnjo sintetičnih detergentov.
Etanol dobimo s hidratacijo etilena z uporabo fosforne kisline na nosilcu silicijevega dioksida kot katalizatorja:
Etanol se uporablja za proizvodnjo etanala (acetaldehida). Poleg tega se uporablja kot topilo za lake in lakove, pa tudi v kozmetični industriji.
Na koncu se etilen uporablja tudi za pridobivanje kloroetana, ki se, kot je navedeno zgoraj, uporablja za izdelavo tetraetilnega svinca (IV), dodatka proti trku za bencin.
Propen ... Propen (propilen) se tako kot etilen uporablja za sintezo različnih kemičnih izdelkov. Veliko jih uporabljamo v proizvodnji umetnih mas in gume.
Polipropen ... Polipropen je produkt polimerizacije propena:
Propanon in propenal. Propanon (aceton) se pogosto uporablja kot topilo in se uporablja tudi pri izdelavi plastike, znane kot pleksi steklo (polimetil metakrilat). Propanon dobimo iz (1-metiletil) benzena ali iz propan-2-ola. Slednjo dobimo iz propena, kot sledi:
Oksidacija propena v prisotnosti katalizatorja bakrovega (II) oksida pri 350 ° C vodi do proizvodnje propenala (akrilnega aldehida):
Propan-1,2,3-triol. Propan-2-ol, vodikov peroksid in propenal, pridobljeni v zgornjem postopku, se lahko uporabijo za proizvodnjo propan-1,2,3-triola (glicerin):
Glicerin se uporablja pri proizvodnji celofanskega filma.
Propennitril (akrilonitril). Ta spojina se uporablja za izdelavo sintetičnih vlaken, gume in plastike. Dobimo ga s prehodom mešanice propena, amoniaka in zraka po površini molibdatnega katalizatorja pri temperaturi 450 ° C:
Metilbuta-1,3-dien (izopren). S polimerizacijo dobimo sintetični kavčuk. Izopren se pripravi po naslednjem večstopenjskem postopku:
Epoksipropan uporablja se za proizvodnjo poliuretanskih pen, poliestrov in sintetičnih detergentov. Sintetizira se na naslednji način:
Buta-1-en, but-2-en in buta-1,2-dien se uporabljajo za proizvodnjo sintetičnih gum. Če za ta postopek uporabimo butene kot surovino, jih najprej pretvorimo v buta-1,3-dien z dehidrogenacijo v prisotnosti katalizatorja - mešanice kromovega (III) oksida z aluminijevim oksidom:
Najpomembnejši predstavnik številnih alkinov je etin (acetilen). Acetilen ima številne uporabe, na primer:
- kot gorivo v kisiko-acetilenskih gorilnikih za rezanje in varjenje kovin. Ko acetilen izgori v čistem kisiku, se v njegovem plamenu razvijejo temperature do 3000 ° C;
- za proizvodnjo kloroetilena (vinilklorida), čeprav etilen zdaj postaja najpomembnejša surovina za sintezo kloroetilena (glej zgoraj).
- da dobimo topilo 1,1,2,2-tetrakloroetan.
Benzen in metilbenzen (toluen) se v velikih količinah proizvajata pri prečiščevanju surove nafte. Ker se metilbenzen v tem primeru dobi tudi v večjih količinah, kot je potrebno, se del pretvori v benzen. V ta namen se mešanica metilbenzena z vodikom prenaša po površini platinskega katalizatorja na nosilcu aluminijevega oksida pri temperaturi 600 ° C pod pritiskom:
Ta postopek se imenuje hidroalkilacija .
Benzen se uporablja kot surovina za številne umetne snovi.
(1-metiletil) benzen (kumen ali 2-fenilpropan). Uporablja se za proizvodnjo fenola in propanona (acetona). Fenol se uporablja za sintezo različnih gum in umetnih snovi. Sledijo trije koraki v procesu proizvodnje fenola.
Poli (feniletilen) (polistiren). Monomer tega polimera je fenil-etilen (stiren). Pridobiva se iz benzena:
Delež Rusije v svetovni proizvodnji mineralnih surovin ostaja visok in znaša 11,6% za nafto in 12-14% za plin - 28,1 premoga. Glede na dokazane zaloge mineralnih surovin Rusija zaseda vodilni položaj na svetu. Z zasedenim ozemljem 10% je 12–13% svetovnih zalog nafte koncentriranih v ruskih dnu, 35% - plina, 12% - premoga. V strukturi osnove mineralnih surovin države več kot 70% zalog predstavljajo viri gorivno-energetskega kompleksa (nafta, plin, premog). Skupni stroški raziskanih in ocenjenih mineralnih surovin znašajo 28,5 bilijon dolarjev, kar je za velikost več kot stroški vseh privatiziranih nepremičnin v Rusiji.
Tabela 8 Gorivno-energetski kompleks Ruske federacije
Gorivno-energetski kompleks je hrbtenica domačega gospodarstva: delež Gorivno-energetski kompleks v celotnem obsegu izvoza v letu 1996 bo znašal skoraj 40% (25 milijard USD). Približno 35% vseh prihodkov zveznega proračuna za leto 1996 (121 od 347 bilijonov rubljev) naj bi izhajalo iz dejavnosti podjetij kompleksa. Delež gorivno-energetskega kompleksa v celotni količini tržnih izdelkov, ki jih ruska podjetja načrtujejo v letu 1996, je očiten - 968 bilijonov rubljev. tržnih izdelkov (v tekočih cenah) bo delež podjetij za oskrbo z gorivom in energijo skoraj 270 bilijonov rubljev ali več kot 27% (tabela 8). Kompleks goriv in energije ostaja največji industrijski kompleks, ki vlaga kapital (več kot 71 bilijonov rubljev leta 1995) in privablja naložbe (v zadnjih dveh letih samo Svetovna banka 1,2 milijarde USD) v podjetja vseh svojih industrij.
Naftna industrija Ruske federacije se je razvijala v daljšem obdobju obsežno sively. To je bilo doseženo z odkritjem in začetkom obratovanja velikih visoko produktivnih polj v 50-70 Regija Ural-Volga in Zahodni Sibiriji, pa tudi gradnja novih in razširitev obstoječih rafinerij nafte. Visoka produktivnost polj je omogočila povečanje proizvodnje nafte za 20-25 milijonov ton na leto z minimalnimi specifičnimi kapitalskimi naložbami in razmeroma nizkimi izdatki za materialne in tehnične vire. Vendar je bil hkrati razvoj polj nesprejemljivo visok (od 6 do 12% umika iz začetnih zalog), vsa ta leta pa so v naftnih regijah infrastruktura in stanovanjska gradnja resno zaostajali. Leta 1988 je Rusija proizvedla največjo količino nafte in plinskega kondenzata - 568,3 milijona ton ali 91% celotne proizvodnje nafte v Uniji. Nebesa ruskega ozemlja in sosednjih voda morij vsebujejo približno 90% dokazanih zalog nafte vseh republik, ki so bile prej del ZSSR. Po vsem svetu se baza mineralnih surovin razvija po shemi širitve razmnoževanja. Se pravi, vsako leto je treba na polja prenesti upravljavce novih polj za 10-15% več, kot proizvedejo. To je potrebno za ohranitev uravnotežene proizvodne strukture, tako da industrija ne bo imela pomanjkanja surovin, v letih reform pa se je vprašanje naložb v geološka raziskovanja zaostrilo. Razvoj milijona ton nafte zahteva naložbe v višini od dva do pet milijonov ameriških dolarjev. Poleg tega bodo ta sredstva prinesla donos šele po 3-5 letih. Medtem pa je treba za kompenzacijo upada proizvodnje letno razviti 250-300 milijonov ton nafte. V zadnjih petih letih je bilo raziskanih 324 naftnih in plinskih polj, naročenih je bilo 70-80. Leta 1995 je bilo za geologijo porabljenih le 0,35% BDP (v nekdanji ZSSR so bili ti stroški trikrat višji). Obstaja odloženo povpraševanje po proizvodih geologov - raziskanih nahajališčih. Vendar je leta 1995 geološki službi še uspelo ustaviti upad proizvodnje v svoji industriji. Obseg vrtalnih vrtal v letu 1995 se je v primerjavi z letom 1994 povečal za 9%. Od 5.6 bilijon financiranje rubljev 1.5 bilijon rubljev so geologi prejemali centralno. Proračun za leto 1996 Roskomnedra je 14 bilijonov rubljev, od tega 3 bilijoni centraliziranih naložb. To je le četrtina naložb nekdanje ZSSR v geologijo Rusije.
Baza surovin Rusije, pod pogojem, da se oblikujejo ustrezni ekonomski pogoji za razvoj geološko raziskovanje operacije lahko zagotovijo razmeroma dolgo obdobje proizvodnje, ki je potrebno za zadovoljevanje potreb države po nafti. Upoštevati je treba, da v Ruski federaciji po sedemdesetih letih niso odkrili niti enega velikega visoko produktivnega polja, na novo povečane rezerve pa se glede na njihovo stanje močno poslabšajo. Tako je na primer zaradi geoloških razmer povprečni pretok ene nove vrtine v regiji Tjumenja padel s 138 ton leta 1975 na 10-12 ton leta 1994, to je več kot 10-krat. Stroški finančnih in materialno-tehničnih virov za ustvarjanje ene tone novih zmogljivosti so se znatno povečali. Za stanje razvitosti velikih visoko produktivnih polj je značilna proizvodnja zalog v višini 60-90% začetnih obnovljivih zalog, kar je vnaprej določilo naravni upad proizvodnje nafte.
Prehod na tržne odnose narekuje potrebo po spremembi pristopov k vzpostavitvi gospodarskih pogojev za delovanje podjetij, ki se nanašajo sramežljiv rudarski industriji. V naftni industriji, za katero so značilni neobnovljivi viri dragocenih mineralnih surovin - nafte, obstoječi ekonomski pristopi zaradi neučinkovitosti njihovega razvoja po sedanjih ekonomskih merilih iz razvoja izključujejo pomemben del zalog. Ocene kažejo, da za nekatere naftne družbe iz gospodarskih razlogov od 160 do 1057 milijonov ton naftnih zalog ni mogoče vključiti v gospodarski promet.
Naftna industrija, s pomembnimi varnost bilančne rezerve v zadnjih letih poslabšujejo št moje delo. V povprečju letno upadanje proizvodnje nafte do dey sedanji sklad je ocenjen na 20%. Zaradi tega je za ohranitev dosežene ravni proizvodnje nafte v Rusiji treba uvesti nove zmogljivosti 115-120 milijonov ton na leto, za kar je treba izvrtati 62 milijonov metrov proizvodnih vrtin, dejansko pa je bilo leta 1991 izvrtanih 27,5 milijona metrov in leta 1995 - 9,9 milijona m.
Pomanjkanje sredstev je povzročilo močno zmanjšanje obsega industrijske in civilne gradnje, zlasti v Zahodni Sibiriji. Posledično se je zmanjšalo število del pri urejanju naftnih polj, gradnji in rekonstrukciji sistemov za zbiranje in transport nafte, gradnji stanovanj, šol, bolnišnic in drugih objektov, kar je bil eden od razlogov za napeto družbeno situacijo v regijah, ki proizvajajo nafto. Moten je bil program gradnje objektov za izrabo pripadajočega plina. Kot rezultat, se letno vžge več kot 10 milijard kubičnih metrov nafte. Zaradi nezmožnosti obnove naftovoda sistemi na poljih nenehno doživljajo številne rupture cevovoda. Samo leta 1991 je bilo zaradi tega izgubljenega več kot milijon ton nafte in povzročena velika škoda za okolje. Zmanjšanje gradbenih naročil je privedlo do propada močnih gradbenih organizacij v Zahodni Sibiriji.
Eden glavnih razlogov za krizo v naftni industriji je tudi pomanjkanje potrebne terenske opreme in cevi. Primanjkljaj pri zagotavljanju industrije z materialno-tehničnimi viri v povprečju presega 30%. V zadnjih letih ni bila ustvarjena niti ena nova velika proizvodna enota za proizvodnjo opreme za naftna polja, poleg tega so številne tovarne tega profila zmanjšale proizvodnjo, sredstva, namenjena za nakup deviz, pa niso bila dovolj.
Zaradi slabe materialne in tehnične podpore je število nedelujočih vodnjakov preseglo 25 tisoč. enote, vključno s tistimi v prostem teku, ki presegajo normo - 12 tisoč enot. Vodnjaki v prostem teku, ki presegajo norme, vsak dan izgubijo približno 100 tisoč ton nafte.
Akutni problem za nadaljnji razvoj Naftna industrija je še vedno slabo opremljena z visoko zmogljivimi stroji in opremo za proizvodnjo nafte in plina. Do leta 1990 je imela polovica tehničnih sredstev v industriji več kot 50% obrabe, le 14% strojev in opreme je ustrezalo svetovni ravni, povpraševanje po glavnih vrstah izdelkov je bilo v povprečju zadovoljeno za 40-80%. Ta položaj z oskrbo industrije z opremo je bil posledica slabega razvoja naftne strojegradnje v državi. Uvozne pošiljke v celotni količini opreme so dosegle 20%, pri nekaterih vrstah pa 40%. Nakup cevi doseže 40-50%.
S propadom Unije so se razmere z dobavo opreme za naftna polja iz republik SND: Azerbajdžana, Ukrajine, Gruzije in Kazahstana poslabšale. Tovarne teh republik so kot monopolne proizvajalke številnih vrst izdelkov napihnile cene in zmanjšale zaloge opreme. Leta 1991 je samo Azerbajdžan predstavljal približno 37% izdelkov, proizvedenih za naftne delavce.
Zaradi uničenja sistema materialne in tehnične podpore, zmanjšanja proračunskega financiranja in nezmožnosti samofinanciranja vrtalnih dejavnosti s strani združenj za pridobivanje nafte zaradi nizke cene nafte in neomejene rasti virov za materialno-tehnične vire se je obseg vrtalnih operacij začel zmanjševati. Iz leta v leto se ustvarjanje novih zmogljivosti za proizvodnjo nafte zmanjšuje in proizvodnja nafte močno upada.
Pomembna rezerva za zmanjšanje obsega vrtalnih operacij je povečanje pretoka novih vrtin z izboljšanjem prodora zalogovnikov za nafto. Za te namene je treba pomnožiti vrtanje vodoravnih vrtin, s čimer se poveča stopnja proizvodnje v primerjavi s standardnimi vrtinami do 10-krat ali več. Reševanje vprašanj visokokakovostnega prodiranja v zbiralnik bo povečalo začetno stopnjo pridobivanja vrtin za 15-25%.
Zaradi sistematične nezadostne dostave v zadnjih letih proizvajalci nafte in plina podjetja za materialno-tehnične vire za vzdrževanje sklada v delovnem stanju, se je njegova uporaba močno poslabšala. Posredni razlog za rast zalog v prostem vrtinu je tudi nizka kakovost opreme, ki jo dobavljajo domače obrate, kar vodi do neupravičenega povečanja obsega popravil.
Tako je do leta 1992 ruska naftna industrija že vstopila v krizno stanje, kljub temu da je imela zadostne industrijske zaloge nafte in velike potencialne vire. Vendar pa je za obdobje od 1988 do 1995. stopnja proizvodnje nafte se je zmanjšala za 46,3%. Rafiniranje nafte v Ruski federaciji je osredotočeno predvsem na 28 rafinerije nafte (Rafinerija): pri 14 podjetjih je količina predelave nafte presegla 10 milijonov ton letno in predelali 74,5% celotne količine dohodne nafte, pri 6 podjetjih pa je bila količina prečiščevanja od 6 do 10 milijonov ton. tv na leto in v preostalih 8 obratih - manj kot 6 milijonov ton na leto (najmanjši obseg predelave 3,6 milijona ton na leto, največ - približno 25 milijonov ton na leto)
Zmogljivosti posameznih rafinerij Ruske federacije glede na količino predelanih surovin, struktura njihovih proizvodnih sredstev se bistveno razlikujejo od tujih rafinerij nafte. Tako se glavni delež nafte v ZDA predela v rafinerijah z zmogljivostjo 4-12 milijonov ton na leto, v zahodni Evropi - 3-7 milijonov ton na leto. 9 prikazuje kazalnike proizvodnje osnovnih naftnih derivatov v Ruski federaciji in razvitih kapitalističnih državah.
Tabela 9 Kazalniki proizvodnje osnovnih naftnih derivatov v Ruski federaciji in razvitih kapitalističnih državah.
| Država odprtja rezervoarjev za nafto. | Obseg proizvodnje | |||||
| Bencin | Dizel gorivo | Kurilno olje | mazalna olja | Bitumen | Koks | |
| Rusija | 45.5 | 71.4 | 96.8 | 4.7 | 8.1 | 0.99 |
| ZDA | 300.2 | 145.4 | 58.4 | 9.0 | 26.2 | 36.2 |
| Japonska | 28.7 | 44.6 | 38.8 | 2.0 | 5.8 | 0.4 |
| Nemčija | 20.2 | 33.7 | 9.0 | 1.4 | 2.7 | 1.4 |
| Francija | 15.6 | 27.7 | 12.5 | 1.7 | 2.8 | 0.9 |
| Združeno kraljestvo | 27.2 | 25.4 | 16.5 | 0.9 | 2. | 1.5 |
| Italija | 15.9 | 26.2 | 24.8 | 1.1 | 2.4 | 0.8 |
V strukturi proizvodnje in porabe Ruske federacije imajo težji ostanki naftnih derivatov veliko večji delež. Izkoristek lahkih olj je blizu njihove potencialne vsebnosti v olju (48-49%), kar kaže na nizko uporabo sekundarnih postopkov globokega rafiniranja nafte v strukturi domačega rafiniranja nafte. Povprečna globina rafiniranja nafte (razmerje med lahkimi naftnimi derivati \u200b\u200bin količino rafiniranja nafte) je približno 62-63%. Za primerjavo, globina rafiniranja pri Rafinerija industrializiranih držav je 75-80% (v ZDA - približno 90%) Od začetka 90. let je v razmerah razmeroma stabilnega povpraševanja po lahkih naftnih derivatih v večini procesov opaziti zmanjšanje obremenitve. najnižjo vrednost leta 1994 (61,3%) je povzročilo zmanjšanje porabe pogonskih goriv ob poglabljanju upada industrijske proizvodnje v Rusiji kot celoti. Procesi hidroobdelave destilatov v domačih rafinerijah niso dovolj razviti, hidrofiltriranja oljnih ostankov ni. Rafinerije so glavni vir onesnaževanja okolja: skupne emisije škodljivih snovi (žveplov dioksid, ogljikov monoksid, dušikovi oksidi, vodikov sulfid itd.) So leta 1990 znašale 4,5 kg na tono rafiniranega olja.
Če primerjamo zmogljivosti procesov poglabljanja in prečiščevanja v podjetjih Ruske federacije s podobnimi podatki za tuje države, lahko ugotovimo, da je delež zmogljivosti katalitskega krekinga 3-krat manjši kot v Nemčiji, 6-krat manjši kot v Angliji in 8-krat manjši v v primerjavi z ZDA. Do zdaj se eden od postopnih postopkov, hidrokreking vakuumskega plinskega olja, praktično ne uporablja. Takšna struktura je vedno manj skladna s potrebami nacionalnega trga, saj, kot že omenjeno, vodi do presežne proizvodnje kurilnega olja s pomanjkanjem visokokakovostnih pogonskih goriv.
Omenjeni upad produktivnosti glave in sekundarnih procesov je le delno posledica zmanjšanja zalog nafte v rafinerijah in učinkovitega povpraševanja potrošnikov ter velikega poslabšanja tehnološke opreme. Od več kot 600 glavnih tehnoloških enot domačih rafinerij ima le 5,2% (leta 1991 - 8,9%) življenjsko dobo manj kot 10 let. Velika večina (67,8%) je bila naročena pred več kot 25 leti in jo je treba zamenjati. Stanje primarnih destilacijskih naprav v Ruski federaciji je na splošno najbolj nezadovoljivo.
Neposredna posledica nezadovoljivega stanja osnovnih sredstev naftno-predelovalne industrije so visoki stroški in nizka kakovost komercialnih naftnih proizvodov. Torej, ni izpostavljeno hidrodesulfurizacija kurilno olje je na svetovnem trgu malo povpraševanje in se uporablja le kot surovina za proizvodnjo lahkih naftnih derivatov.
Poostritev vladnega nadzora nad okoljskim stanjem v 80. letih v večini industrializiranih držav je privedla do pomembnih sprememb v tehnični in tehnološki strukturi tujih rafinerij. Novi standardi kakovosti za pogonska goriva (ti "preoblikovano" pogonska goriva) vključujejo:
Za bencin - znatno zmanjšanje vsebnosti aromatičnih snovi (benzen do 1%) in olefinska ogljikovodiki, žveplove spojine, indeks hlapnosti, obvezen dodatek spojin, ki vsebujejo kisik (do 20%);
Za dizelska goriva - zmanjšanje vsebnosti aromatskih ogljikovodikov na 20-10% in žveplovih spojin na 0,1-0,02%.
Leta 1992 je delež neosvinčenega bencina v celotni proizvodnji bencina v ZDA presegel 90%, v Nemčiji - 70%. Japonska je proizvajala le neosvinčeni bencin.
Domače rafinerije še naprej proizvajajo osvinčeni bencin. Delež neosvinčenega bencina v celotnem obsegu proizvodnje avtomobilov je leta 1991 znašal 27,8%. Delež njihove proizvodnje se v zadnjih letih praktično ni povečal in trenutno znaša približno 45%. Glavni razlog je pomanjkanje sredstev za posodobitev in gradnjo obratov, ki proizvajajo visokooktanske sestavne dele, pa tudi za proizvodnjo katalizatorjev. Ruska podjetja so v glavnem proizvajala bencin A-76, ki ne ustreza sodobnim razvojnim zahtevam gradnja motorjev. Stanje proizvodnje dizelskega goriva kot izvozno sposobnega izdelka je nekoliko boljše. Delež goriva z nizko vsebnostjo žvepla z vsebnostjo žvepla do 0,2% je leta 1991 znašal 63,8%, leta 1995 pa - do 76%
V letih 1990-1994. proizvodnja in izbor mazalnih olj sta hitro upadala. Če je leta 1991 celotni obseg proizvodnje olj znašal 4684,7 tisoč ton, je bil leta 1994 2127,6 tisoč ton. Največje zmanjšanje proizvodnje olj je bilo v Groznem (zdaj je proizvodnja zaprta), Jaroslavlju, Novokuibiševsku, Orsk, Rafinerije v Permu in Omsku.
Posebna vloga pri razvoju naftnega in plinskega kompleksa pripada sistemu naftni derivati. Pomen cevovodnega prometa za delovanje naftnega kompleksa je bil določen z odlokom predsednika Ruske federacije z dne 7. oktobra 1992, po katerem je država obdržala nadzor nad delniško družbo Transneft. Na ozemlju Ruske federacije obratuje 49,6 tisoč km glavnih naftovodov, 13264 tisoč kubičnih metrov m zalogovnikov, 404 črpališč za olje. Trenutno je akutna težava vzdrževanje obratovalnega sistema naftovodov v delujočem stanju.
Druga težava je prevoz olja z visoko vsebnostjo žvepla. V nekdanji ZSSR so to olje predelali predvsem za Kremenčug Rafinerija.
Razvoj naftnega trga ovira pomanjkanje enotnega sistema medsebojnih poravnav za spremembe kakovosti nafte med prevozom. To je posledica dejstva, da so imeli glavni cevovodi velike premere in so bili namenjeni za prevoz znatnih količin nafte na velike razdalje, kar je očitno vnaprej določilo črpanje olj v mešanici. Po nekaterih ocenah letno, samo do JSC "LUKOIL", izgube zaradi poslabšanja potrošniških lastnosti nafte in neenake prerazporeditve cen nafte med proizvajalci dosežejo vsaj 60-80 milijard rubljev.
Upravljanje naftne in plinske industrije v ZSSR je potekalo prek sistema skupine ministrstev - Ministrstva za geologijo ZSSR, Ministrstva za naftno industrijo, Ministrstva za plinsko industrijo, Ministrstva za rafiniranje nafte in petrokemične industrije ZSSR ter Glavnega direktorata za promet, skladiščenje in distribucijo nafte in naftnih derivatov
Naftna industrija v Rusiji je trenutno protislovna kombinacija ogromnih ustvarjenih proizvodnih zmogljivosti in neustrezne stopnje črpanja nafte. Glede na celoten obseg proizvodnje nekaterih vrst goriv država zaseda prvo oziroma vodilno mesto na svetu. Vendar realnost, kako delujejo industrije Gorivno-energetski kompleks Rusija naj bi zmanjšala proizvodnjo goriv in virov energije (TER) Ta trend opažamo od leta 1988. Leta 1995 se je stopnja upadanja obsega proizvodnje nekoliko zmanjšala, kar je lahko začetek faze nadaljnje stabilizacije.
Proizvodni potencial naftne industrije v zgodnjih osemdesetih letih je močno spodkopal cilj pospeševanja razvoja naftnih polj in povečanja izvozne oskrbe.Takšen izvoz nafte je takrat v veliki meri vnaprej določal možnost privabljanja tujih gospodarskih virov za ohranitev investicijske aktivnosti, povečanje trgovine in financiranje državne porabe. Postalo je eno glavnih sredstev za odpravljanje posledic strukturnih neravnovesij v nacionalnem gospodarstvu.
Vendar so bile naložbe v proizvodnjo nafte usmerjene predvsem v obsežen razvoj industrije, zato so povečanje naložb kombinirali z razmeroma nizko predelavo zalogovnika in velikimi izgubami pripadajočega plina. Posledično je naftna industrija doživela vrsto večjih upadov proizvodnje (1985, 1989, 1990), od katerih se zadnji nadaljuje še danes.
Značilnost naftne industrije je osredotočenost na prednostne naloge ruske energetske strategije. Ruska energetska strategija - napoved možnih rešitev energetskih problemov v državi kratkoročno (2-3 leta), srednjeročno (do leta 2000) in dolgoročno (do leta 2010), pa tudi na področju proizvodnje energije, porabe energije, oskrbe z energijo in odnosov z globalno energetsko gospodarstvo Trenutno je glavna prednostna naloga energetske strategije Rusije povečati učinkovito porabo energije in varčevanje z energijo. Energetska intenzivnost komercialnih izdelkov je v Rusiji dvakrat višja kot v ZDA in trikrat večja kot v Evropi. Zmanjšanje proizvodnje v letih 1992-1995 ne „ privedlo do zmanjšanja energijske intenzivnosti in jo celo povečalo.
Varčevanje z energijo bo pomagalo preprečiti ta neželeni trend in zmanjšati škodljive emisije v ozračje do leta 2000. Prihranjeni viri energije lahko postanejo glavni vir stabilizacije izvoza Viri goriva in energije.
Trenutno stanje naftnega kompleksa ocenjujemo kot krizo, predvsem z vidika upada proizvodnje nafte. Raven proizvodnje nafte v Rusiji leta 1995 ustreza kazalnikom sredi sedemdesetih let. Proizvodnja nafte leta 1995 se je v primerjavi z letom 1994 zmanjšala za 3,4%. Razlogi za recesijo so poslabšanje surovinske baze, amortizacija osnovnih sredstev, ruptura enotnega gospodarskega prostora, trda finančna politika vlade, zmanjšanje kupne moči prebivalstva in investicijska kriza. Upokojitev proizvodnih obratov je 3-krat večja od začetka obratovanja novih. Število vrtljajev v prostem teku narašča; do konca leta 1994 je bilo v prostem teku 30% zalog delujočih vrtin. Le 10% nafte proizvedejo po naprednih tehnologijah.
V ruskih rafinerijah nafte obraba osnovnih sredstev presega 80%, izkoriščenost zmogljivosti za Rafinerija je manj kot 60%. Hkrati naraščajo devizni prihodki od izvoza nafte, kar dosežemo z preseganjem rasti fizičnih količin izvoza.
Kljub ukrepom ruske vlade za podporo sektorju rafiniranja nafte - razvoju zveznega ciljnega programa "Gorivo in energija", odloku o ukrepih za financiranje obnove in posodobitve ruske industrije rafiniranja nafte "je trenutno stanje v vseh rafinerijah zapleteno, vendar pesimizem tranzicijske Po pričakovanem koncu gospodarske recesije leta 1997 je treba v naslednjih nekaj letih pričakovati enakomerno povečanje stopenj rasti, ki ji bo po letu 2000 sledila zmernejša rast.
Glavni cilj programa posodobitve domačega kompleksa za predelavo nafte je prilagoditi izdelke tržnim zahtevam, zmanjšati onesnaževanje okolja, zmanjšati porabo energije, zmanjšati proizvodnjo kurilnega olja, brezplačno izvoziti olje in povečati izvoz visoko kakovostnih naftnih derivatov.
Finančna sredstva za vlaganje v modernizacijske projekte so omejena, zato je najpomembnejša naloga, da med predlaganimi izberemo prednostne projekte. Pri izbiri projektov se upoštevajo ocene možnih regionalnih prodajnih trgov, potencialne regionalne proizvodnje ter ravnovesja ponudbe in povpraševanja na regionalni ravni. Za najbolj obetavne regije se šteje osrednja regija, Zahodna Sibirija, Daljnji vzhod in Kaliningradu. Severozahod velja za srednje perspektivnega, Volgo-Vyatsky okrožje, osrednja črnomorska regija, Severni Kavkaz in vzhodni Sibiriji. Najmanj obetavne so severne regije, Volga in Ural.
Projekti posodobitve rafinerije v regionalnem kontekstu se analizirajo ob upoštevanju nekaterih tveganj. Tveganja so povezana s količino predelanih surovin in izdelkov za prodajo - prisotnostjo prodajnih trgov. Komercialni in transakcijski Tveganja določa razpoložljivost vozil za dobavo surovin in pošiljanje predelanih izdelkov, vključno s skladišči. Gospodarska tveganja so bila izračunana na podlagi vpliva projekta na povečanje gospodarske marže. Finanso Na splošno so tveganja povezana z višino sredstev, potrebnih za izvedbo projekta.
Za vsak projekt nadgradnje so potrebne podrobne študije izvedljivosti pred izbiro končne konfiguracije. Posodobitev Rafinerija bo prispevalo k zadovoljevanju naraščajočega povpraševanja po dizelskem gorivu, izvajanje projektov bo skoraj v celoti zadovoljilo povpraševanje po visokooktanskih motornih bencinih in prepolovilo odvečno kurilno olje ob upoštevanju scenarija nizkega povpraševanja. To bo mogoče zaradi večje nadomestitve kurilnega olja z zemeljskim plinom za proizvodnjo energije v povezavi s povečanjem izvoz kurilnega olja v zahodnoevropske države kot surovine za predelavo in izvoz v regije, ki jih zemeljski plin ne podpira za pridobivanje energije.
Negativni vpliv na upad proizvodnje nafte v letih 1994-1995 prevelika zaloga rafinerij s končnimi izdelki, ki zaradi visokih cen naftnih derivatov ne morejo več plačevati množičnega potrošnika. Zmanjšajte količino predelanih surovin. Državna uredba v obliki povezovanja združenj za proizvodnjo nafte z nekaterimi PZ v tem primeru ne postane pozitiven, ampak negativen dejavnik, ne ustreza trenutnim razmeram v naftni industriji in ne reši nakopičenih problemov. Privede do zastojev v sistemih vodov cevovod prevoz nafte, ki v odsotnosti zadostnih skladiščnih zmogljivosti v proizvodnji nafte prisili v zaustavitev delujočih vrtin. Torej, vložil Centralni dispečerski urad Rosneft, leta 994 zaradi tega v pridobivanje nafte in plina združenja zaprla 11 tisoč vodnjakov s skupno produktivnostjo 69,8 tisoč ton na dan.
Premagovanje upada proizvodnje nafte je najtežja naloga naftnega kompleksa. Čeprav se osredotočamo le na obstoječe domače tehnologije in proizvodno osnovo, se bo upad proizvodnje nafte nadaljeval do leta 1997, tudi če se bo zaloga praznih vrtin zmanjšala na standardne vrednosti in se bo obseg vrtanja letno povečal. Privabiti je treba velike naložbe, tako tuje kot domače, uvajanje naprednih tehnologij (vodoravno in radialno vrtanje, hidravlično lomljenje itd.) In opreme, zlasti za razvoj malih in obrobna vloge. V tem primeru lahko upad proizvodnje nafte premagamo v letih 1997-1998.
V razvoju - od povečanja proizvodnje do kvot, strinjanje s podzemnimi mejami,
V proizvodnji - od bruto do racionalne porabe surovin na osnovi varčevanje z viri.
Prehod na racionalno rabo podzemlja in varčevanje z viri po celotni tehnološki verigi od iskanja mineralov do njihove predelave in nato sekundarno odstranjevanje v celoti izpolnjuje državne interese Rusije. Zgornje naloge je mogoče rešiti v razmerah konkurence med subjekti reguliranega energetskega trga.
V zadnjih letih pri nas na področju izvoza nafte prihaja do postopnega odmika od državnega monopola in približevanja praksi zasebno-državnega oligopola, sprejetem v industrializiranih državah, katerih subjekti delujejo v skladu s civiliziranimi pravili, ki so jih razvile in sprejele države, ob upoštevanju nacionalnih tradicij in posebnosti. Ker je bil med reformo gospodarstva od leta 1992 državni stroj upravljanja ukinjen, oblikovanje naftnega oligopola ni vedno potekalo civilizirano.
Več kot 120 organizacij zasebnih podjetij in skupnih podjetij je prejelo pravico do prodaje nafte in naftnih izdelkov v tujino. Med ruskimi prodajalci nafte se je okrepila konkurenca. Število dampinga in nenadzorovanih poslov se je nenehno povečevalo. Cena ruske nafte se je znižala za skoraj 20%, izvoz pa je leta 1992 ostal na rekordno nizkih 65 milijonov ton.
Praksa oprostitve plačila izvoznih dajatev se je razširila tako za poklicna trgovska podjetja kot za številne regionalne uprave, vladne agencije, različne javne organizacije... Na splošno je bilo leta 1992 po navedbah Glavnega direktorata za gospodarske zločine Ministrstva za notranje zadeve Rusije 67% izvožene nafte oproščenih izvoznih dajatev, kar je proračunu odvzelo približno 2 milijardi USD.
Leta 1993 je v državi začel delovati inštitut posebnih izvoznikov, kar pomeni izbiro najbolj izkušenih trgovskih podjetij (trgovcev) in podelitev ekskluzivne pravice izvajanja zunanjetrgovinskih poslov z nafto in naftnimi derivati. To je omogočilo, da se je obseg izvoza nafte leta 993 povečal na 80 milijonov ton, nekoliko zvišala njegovo ceno (ki je še naprej ostala 10-13% pod svetovno ravnjo) in izdelala mehanizem za nadzor nad prilivom deviznih sredstev v državo. Vendar je bilo število posebnih izvoznikov še vedno pretirano (50 subjektov). Še vedno niso tekmovali toliko s tujimi podjetji, ampak tudi med seboj. Ohranjen je tudi mehanizem za odobritev oprostitev izvoznih dajatev, vendar se je znesek izgubljenih sredstev iz proračuna zmanjšal na 1,3 milijarde dolarjev.
Leta 1994 se je število posebnih izvoznikov zmanjšalo na 14 organizacij. Izvoz nafte se povečuje na 91 milijonov ton, cena ruske nafte je 99% svetovna. Proces privatizacije in prestrukturiranja naftne industrije je prispeval k izboljšanju na tem področju: številna podjetja so bila oblikovana kot popolnoma vertikalno integrirana, sposobna za izvajanje celotnega cikla operacij od raziskovanja in proizvodnje nafte do prodaje naftnih proizvodov neposredno potrošnikom. Konec leta 1994 so glavni ruski proizvajalci in izvozniki z aktivnim sodelovanjem Ministrstva za zunanje ekonomske odnose Ruske federacije ustanovili vejo sindikatov izvozniki nafte (SONEK), dostop do katerega je odprt vsem subjektom naftnega sektorja.
Tako so lahko ruska podjetja na svetovnih trgih konkurirala vodilnim monopolom industrializiranih držav. Ustvarjeni so bili pogoji za ukinitev inštituta posebnih izvoznikov, kar je z odločitvijo vlade začela v začetku leta 1995. SONEK uveljavila svetovno prakso racionalizacije izvoza strateškega blaga. Na Japonskem je na primer več kot 100 izvoznih kartelov, približno 30 v Nemčiji in približno 20 v ZDA.
Prisotnost vertikalno integriranih naftnih družb na ruskem domačem trgu ustvarja pogoje za razvoj učinkovite konkurence med njimi, kar ima pozitivne posledice za potrošnike. Vendar do danes ti predpogoji na regionalni ravni niso bili uresničeni, saj je doslej potekala delitev ruskega trga naftnih derivatov na vplivna območja novonastalih naftnih družb. Od 22 pregledanih SCAP Leta 1994 v ruskih regijah le na trgih Astrahanske in Pskovske regije, Krasnodarskega in Stavropolskega ozemlja dobavljata naftne derivate (bencin, kurilno olje, dizelsko gorivo) dve naftni družbi, v drugih primerih prisotnost ene naftne družbe praviloma presega 80. vrstico.
Dostave po neposrednih povezavah, pa tudi razdrobljene, opravljajo druga podjetja, vendar je njihov delež v obsegu oskrbe na regionalnih trgih premajhen, da bi ustvaril konkurenco za monopoliste. Na primer, v regiji Oryol z absolutno prevlado podjetja "KZHOS" na regionalnem trgu (97%) podjetje LUKOIL dobavlja tudi naftne derivate Agrosnabu. Vendar je sporazum med njima enkraten in je bil sklenjen po menjavi.
Ustanovitev treh vertikalno integriranih naftnih podjetij v začetku leta 1993 (VINK) znatno vplivala na trge naftnih proizvodov. Proizvodnja nafte v vseh vertikalno integriranih družbah se je v odstotkih povečala za preostale naftne družbe in je januarja 1994 znašala 56,4%, medtem ko so v prvi polovici leta 1993 ta tri podjetja proizvedla 36% celotne proizvodnje nafte. Rusija. Na splošno so se s padcem proizvodnje glavnih vrst naftnih derivatov vertikalno integrirane naftne družbe stabilizirale in celo povečale proizvodnjo nekaterih vrst izdelkov.
Skupaj s tem je rast cen nafte za vertikalno integrirane naftne družbe v povprečju nižja kot za naftna podjetja, ki v podjetju niso ustanovljena. Poleg tega naftne družbe redno objavljajo zamrznitev svojih cen naftnih derivatov. To omogoča naftnim podjetjem, da razvijejo ne samo trge naftnih proizvodov v regijah, kjer so njihove hčerinske družbe. naftni derivati, ampak tudi aktivno vstopajo v druge najbolj privlačne regije (obmejne, osrednje, južne). Začasna ustavitev ustanovitve novih naftnih družb leta 1994 je prinesla pomembne prednosti trem delujočim Nc pri zajemanju prodajnih trgov in krepitvi njihovih položajev na njih.
Gospodarske posledice delovanja naftnih monopolov na regionalnih trgih danes v okviru popolnega upada plačilne sposobnosti potrošnikov naftnih derivatov nimajo izrazitega negativnega značaja. Poleg tega zagotavljanje državne oskrbe s strani naftnih družb praktično pod pogojem brezplačnega posojanja (agroindustrijski sektor je med brezupnimi dolžniki) rešuje operativne težave neplačil v regijah. Vendar ni nobenega zagotovila, da se s povečanjem povpraševanja zaradi naraščajoče plačilne sposobnosti potrošnikov ne bodo uresničile morebitne cenovne možnosti in druge zlorabe prevladujočega položaja. To je treba upoštevati pri ustvarjanju konkurenčnega okolja in razvoju protimonopolnih zahtev. V tem primeru je treba upoštevati posebne značilnosti industrije, med katerimi so najpomembnejše naslednje:
Povečane zahteve po kontinuiteti tehnoloških procesov in zanesljivosti oskrbe potrošnikov z električno in toplotno energijo, surovinami in gorivom;
Tehnološka enotnost sočasno potekajočih procesov proizvodnje, transporta in porabe električne in toplotne energije, nafte in plina;
Potreba po centraliziranem nadzoru odpreme ustvarjenih enotnih sistemov energo olje in oskrba s plinom, ki zagotavlja povečanje učinkovitosti rabe virov goriva in energije ter zanesljivejše oskrbe svojih potrošnikov;
Naravni energetski monopol olje in plinski transportni sistemi v zvezi z dobavitelji in potrošniki ter potreba po državni regulaciji dejavnosti teh sistemov;
Odvisnost ekonomskih rezultatov nafte in pridobivanje plina podjetja zaradi sprememb v rudarskih in geoloških pogojih za proizvodnjo goriva;
Toga tehnološka soodvisnost podjetij in pododdelkov glavne in storitvene industrije, ki zagotavlja proizvodnjo končnega izdelka.
Trenutno se postavljajo temelji za oblikovanje konkurenčnega okolja ob upoštevanju posebnosti panog TEK, ki predvideva:
Oblikovanje seznama naravnih in dovoljenih monopolov v gorivnem in energetskem sektorju;
Zagotavljanje izvajanja protimonopolnih ukrepov med privatizacijo podjetij in organizacij gorivno-energetskega kompleksa;
Prepoznavanje podjetij in organizacij gorivno-energetskega kompleksa, ki so konkurenčna ali imajo možnost postati konkurenčni na svetovnem trgu, in ustvarjanje pogojev za njihovo učinkovito delovanje na svetovnem trgu;
Nadzor državnih organov nad preprečevanjem nelojalne konkurence med podjetji in organizacijami gorivno-energetskega kompleksa;
Oblikovanje finančnih in industrijskih skupin v gorivnem in energetskem sektorju;
Razvoj akcijskega načrta za izvajanje sklopa prednostnih ukrepov za razvoj malega in srednjega podjetja v sektorju goriv in energije;
Razvoj predlogov za razmejitev upravljavskih funkcij
1. Fremantle M. Kemija v akciji. Čez 2 uri 1. del: Per. iz angleščine - M.: Mir, 1991. - 528p., Ill.
2. Fremantle M. Kemija v akciji. Čez 2 uri 2. del: Per. iz angleščine - M.: Mir, 1991. - 622p., Ill.
3. V.Yu. Alekperov ruske vertikalno integrirane naftne družbe. - M .: 1996.
Kerogen (iz grškega keros, kar pomeni "vosek" in gen, ki pomeni "tvorjenje") je organska snov, razpršena v kamninah, netopna v organskih topilih, neoksidirajočih mineralnih kislinah in bazah.
Kondenzat je mešanica ogljikovodikov, ki je na terenu plinast, vendar se ob ekstrakciji na površino kondenzira v tekočino.