Природні джерела вуглеводнів, їх переробка. Повідомлення природні джерела вуглеводнів Джерелом ароматичних вуглеводнів є природний газ

– складається (в основному) з метану і (в менших кількостях) його найближчих гомологів - етану, пропану, бутану, пентану, гексану і т.д .; спостерігається в попутному нафтовому газі, т. е. природному газі, що знаходиться в природі над нафтою або розчиненому в ній під тиском.

нафта

- це масляниста горюча рідина, що складається з алканів, циклоалканов, аренов (переважають), а також кисень, азот і сірковмісних сполук.

вугілля

- тверде пальне корисна копалина органічного походження. Він містить мало графіт а й багато складних циклічних сполук, які включають елементи С, Н, О, N і S. Зустрічаються антрацит (майже безводний), кам'яне вугілля (-4% вологи) і буре вугілля (50-60% вологи). Методом коксування вугілля перетворюють на вуглеводні (газоподібні, рідкі та тверді) і кокс (досить чистий графіт).

коксування вугілля

Нагрівання вугілля без доступу повітря до 900-1050 ° С призводить до його термічного розкладання з утворенням летючих продуктів (кам'яновугільна смола, аміачна вода і коксовий газ) і твердого залишку - коксу.

Основні продукти: кокс - 96-98% вуглецю; коксовий газ -60% водню, 25% метану, 7% оксиду вуглецю (II) і ін.

Побічні продукти: кам'яновугільна смола (бензол, толуол), аміак (з коксового газу) і ін.

Переробка нафти методом ректифікації

Попередньо очищену нафту піддають атмосферної (або вакуумної) перегонці на фракції з певними інтервалами температур кипіння в ректифікаційних колонах безперервної дії.

Основні продукти: легкий і важкий бензин, гас, газойль, мастила, мазут, гудрон.

Переробка нафти каталітичним крекингом

Сировина: висококиплячі нафтові фракції (гас, газойль і ін.)

Допоміжні матеріали: каталізатори (модифіковані алюмосилікати).

Основний хімічний процес: при температурі 500-600 ° С і тиску 5 · 10 5 Па молекули вуглеводнів розщеплюються на більш дрібні молекули, каталітичний крекінг супроводжується реакціями ароматизації, ізомеризації, алкілування.

Продукти: суміш низько киплячих вуглеводнів (паливо, сировина для нафтохімії).

З 16. Н 34 → З 8 Н 18 + З 8 Н 16
З 8 Н 18 → З 4 Н 10 + З 4 Н 8
З 4 Н 10 → З 2 Н 6 + З 2 Н 4

ПРИРОДНІ ДЖЕРЕЛА ВУГЛЕВОДНІВ

Вуглеводні всі такі різні -
Рідкі і тверді, і газоподібні.
Чому так багато їх в природі?
Справа в ненаситному вуглеці.

Дійсно, цей елемент, як ніякий інший, "ненаситний": він так і прагне утворювати то ланцюга, прямі і розгалужені, то кільця, то сітки з безлічі своїх атомів. Звідси безліч з'єднань з атомів вуглецю і водню.

Вуглеводні - це і природний газ - метан, і іншої побутової горючий газ, яким наповнюють балони - пропан С 3 Н 8. Вуглеводні - це і нафту, і бензин, і гас. А ще - органічний розчинник З 6 Н 6, парафін, з якого зроблені новорічні свічки, вазелін з аптеки і навіть поліетиленовий пакет для упаковки продуктів ...

Найважливішими природними джерелами вуглеводнів є корисні копалини - кам'яне вугілля, нафта, газ.

КАМ'ЯНЕ ВУГІЛЛЯ

На земній кулі відомо більше 36 тисячвугільних басейнів і родовищ, які в сукупності займають 15% території земної кулі. Вугільні басейни можуть тягнутися на тисячі кілометрів. Всього общегеологические запаси вугілля на земній кулі становлять 5 трлн. 500 млрд. Тонн, В тому числі розвідані родовища - 1 трлн. 750 млрд. Тонн.

Розрізняють три основних види викопного вугілля. При горінні бурого вугілля, антрациту - полум'я невидиме, згоряння бездимний, а кам'яне вугілля при горінні видає гучний тріск.

Антрацит - це найдавніший викопного вугілля. Відрізняється великою щільністю і блиском. містить до 95% вуглецю.

Кам'яне вугілля - містить до 99% вуглецю. З усіх викопних вугіль знаходить найширше застосування.

Буре вугілля - містить до 72% вуглецю. Має бурий колір. Як наймолодший з викопного вугілля, часто зберігає сліди структури дерева, з якого він утворився. Відрізняється великою гігроскопічністю і високою зольністю ( від 7% до 38%), тому використовується тільки як місцеве паливо і як сировину для хімічної переробки. Зокрема, шляхом його гідрогенізації отримують цінні види рідкого палива: бензин і гас.

Вуглець основна складова частина кам'яного вугілля ( 99% ), Бурого вугілля ( до 72%). Походження назви вуглець, тобто, "що породжує вугілля". Аналогічно і латинська назва "карбонеум" в основі містить корінь карбо-вугілля.

Як і нафту, кам'яне вугілля містить велику кількість органічних речовин. Крім органічних речовин, в його склад входять і неорганічні речовини, такі, як вода, аміак, сірководень і, звичайно ж, сам вуглець - вугілля. Одним з основних способів переробки кам'яного вугілля є коксування - прожарювання без доступу повітря. В результаті коксування, яке проводять при температурі 1000 0 С, утворюється:

коксовий газ - в його склад входять водень, метан, чадний і вуглекислий газ, домішки аміаку, азоту та інших газів.

кам'яновугільна смола - містить кілька сотень різних органічних речовин, в тому числі бензол і його гомологи, фенол та ароматичні спирти, нафталін і різні гетероциклічні сполуки.

Надсмольная або аміачна вода - містить, як зрозуміло з назви, розчинений аміак, а також фенол, сірководень і інші речовини.

Кокс - твердий залишок коксування, практичний чистий вуглець.

Кокс використовується у виробництві чавуну і сталі, аміак - у виробництві азотних і комбінованих добрив, а значення органічних продуктів коксування важко переоцінити. Яка ж географія поширення цієї корисної копалини?

Основна частина вугільних ресурсів приходиться на північну півкулю - Азію, Північну Америку, Євразію. Які ж країни виділяються по запасах і видобутку вугілля?

Китай, США, Індія, Австралія, Росія.

Головними експортерами вугілля є країни.

США, Австралія, Росія, ПАР.

Головні центри імпорту.

Японія, Зарубіжна Європа.

Це дуже екологічно брудне паливо. При видобутку вугілля відбуваються вибухи і пожежі метану, виникають певні проблеми, пов'язані з навколишнім середовищем.

Забруднення навколишнього середовища - це будь-яка небажана зміна стану цього середовища в результаті господарської діяльності людини. Це відбувається і при видобутку корисних копалин. Уявімо ситуацію в районі видобутку вугілля. Разом з вугіллям на поверхню піднімається величезна кількість порожньої породи, яке за непотрібністю просто відправляють у відвали. поступово утворюються терикони- величезні, в десятки метрів заввишки, конусоподібні гори пустої породи, які спотворюють вигляд природного ландшафту. А весь чи вугілля, підняте на поверхню, обов'язково буде вивезений споживачеві? Звичайно, ні. Адже процес негерметичний. Величезна кількість вугільного пилу осідає на поверхню землі. В результаті змінюється склад грунтів, грунтових вод, що неминуче вплине на тваринний і рослинний світ району.

Вугілля містить радіоактивний вуглець - С, але після спалювання палива небезпечна речовина разом з димом потрапляє в повітря, воду, грунт, спікається в шлак чи золу, яка використовується для виробництва будівельних матеріалів. В результаті, в житлових будинках стіни і перекриття "фонують" і становлять загрозу для здоров'я людини.

НАФТА

Нафта відома людству з давніх часів. На березі Євфрату вона добувалася

6-7 тис. Років до н. е . Використовувалася вона для освітлення жител, для приготування будівельних розчинів, як ліки і мазей, при бальзамуванні. Нафта в стародавньому світі була грізною зброєю: вогняні річки лилися на голови штурмуючих кріпосні стіни, палаючі стріли, змочені в нафти, летіли в обложені міста. Нафта була складовою частиною запального кошти, що увійшов в історію під назвою "Грецького вогню".У середні століття вона використовувалася головним чином для освітлення вулиць.

Нафтогазоносних басейнів розвідано більше 600, розробляється 450 , а загальне число нафтових родовищ сягає 50 тисяч.

Розрізняють легку і важку нафту. Легку нафту витягують з надр насосами або фонтанні способом. З такою нафти роблять в основному бензин і гас. Важкі сорти нафти іноді добувають навіть шахтним способом (у Республіці Комі), і готують з неї бітум, мазут, різні масла.

Нафта найбільш універсальне паливо, висококалорійне. Її видобуток відрізняється відносною простотою і дешевизною, адже при видобутку нафти не опускається під землю людей. Транспортування нафти по трубопроводах не є великою проблемою. Головний недолік цього виду палива - невисока ресурсообеспеченность (близько 50 років ) . Общегеологіческіе запаси дорівнюють 500 млрд. Тонн, в тому числі розвідані 140 млрд. Тонн .

В 2007 році російські вчені довели світовій спільноті, що підводні хребти Ломоносова і Менделєєва, які знаходяться в Північному Льодовитому океані є шельфової зоною материка, а отже належать Російської Федерації. Про склад нафти, її властивості розповість учитель хімії.

Нафта - це "згусток енергії". За допомогою лише 1 мл її можна нагріти на один градус ціле відро води, а для того щоб закип'ятити відерні самовар, потрібно менше половини склянки нафти. За концентрації енергії в одиниці об'єму нафту займає перше місце серед природних речовин. Навіть радіоактивні руди не можуть конкурувати з нею в цьому відношенні, так як вміст в них радіоактивних речовин настільки малі, що для вилучення 1 мг. ядерного палива треба переробити тонни гірських порід.

Нафта - це не тільки основа паливно-енергетичного комплексу будь-якої держави.

Тут доречно знамениті слова Д. І. Менделєєва "Спалювати нафту - це те ж, що топити піч асигнаціями ". В кожній краплі нафти міститься більше 900 різних хімічних сполук, більше половини хімічних елементів Періодичної системи. Це дійсно диво природи, основа нафтохімічної промисловості. Приблизно 90% всієї видобутої нафти використовується як паливо. Незважаючи на “ свої 10% " , нафтохімічний синтез забезпечує отримання багатьох тисяч органічних сполук, які задовольняють насущні потреби сучасного суспільства. Недарма люди шанобливо називають нафту "чорним золотом", "кров'ю Землі".

Нафта - масляниста темно-коричнева рідина з червонуватим або зеленуватим відтінком, іноді чорна, червона, синя або світла і навіть прозора з характерним різким запахом. Буває нафту біла або безбарвна, як вода (наприклад, в Суруханском родовищі в Азербайджані, в деяких родовищах в Алжирі).

Склад нафти неоднаковий. Але всі вони зазвичай містять вуглеводні трьох видів - алкани (переважно нормальної будови), Циклоалкани і ароматичні вуглеводні. Співвідношення цих вуглеводнів в нафти різних родовищ буває різний: наприклад, нафта Мангишлака багата алканами, а нафта в районі Баку - циклоалканами.

Основні запаси нафти знаходяться в північній півкулі. всього 75 країн світу видобувають нафту, але 90% її видобутку припадає на частку всього 10 країн. близько ? світових запасів нафти припадає на країни, що розвиваються. (Учитель називає і показує на карті).

Головні країни виробники:

Саудівська Аравія, США, Росія, Іран, Мексика.

У той же час більше 4/5 споживання нафти припадає на частку економічно розвинених країн, які є головними країни-імпортери:

Японія, Зарубіжна Європа, США.

Нафта в сирому вигляді ніде не використовується, а знаходять застосування продукти нафтопереробки.

Переробка нафти

Сучасна установка складається з печі для нагрівання нафти і ректифікаційної колони, де нафта розділяється на фракції -окремі суміші вуглеводнів відповідно до їх температурами кипіння: бензин, нафта, гас. У печі є згорнута в змійовик довга труба. Піч обігрівається продуктами згорання мазуту або газу. У змійовик безперервно подається нафту: там вона нагрівається до 320 - 350 0 Сі у вигляді суміші рідини і парів надходить в колону ректифікації. Колона ректифікації - це сталевий циліндричний апарат висотою близько 40 м. Вона має всередині кілька десятків горизонтальних перегородок з отворами - так звані тарілками. Пари нафти, вступаючи в колону, піднімаються вгору і проходять через отвори в тарілках. Поступово охолоджуючись при своєму русі вгору, вони частково сжижаются. Вуглеводні менш леткі сжижаются вже на перших тарілках, утворюючи газойлевуюфракцію; більш леткі вуглеводні збираються вище і утворюють гасову фракцію; ще вище - лігроїнових фракцію. Найбільш летючі вуглеводні виходять у вигляді пари з колони і після конденсації, утворюють бензин. Частина бензину подається назад в колону для "зрошення", що сприяють кращому режиму роботи. (Запис у зошити). Бензин - містить вуглеводні С5 - С11, киплячі в інтервалі від 40 0 \u200b\u200bС до 200 0 С; нафта - містить вуглеводні С8 - С14 з температурою кипіння від 120 0 С до 240 0 С; керосін- містить вуглеводні С12 - С18, киплячі при температурі от180 0 С до 300 0 С; газойль - містить вуглеводні С13 - С15, відганяють при температурі від 230 0 С до 360 0 С; мастильні масла-С16 - С28, киплять при температурі 350 0 С і вище.

Після відгону з нафти світлих продуктів залишається в'язка чорна рідина - мазут. Він являє собою цінну суміш вуглеводнів. З мазуту шляхом додаткової перегонки одержують мастила. Неперегоняющуюся частина мазуту називають гудроном, який використовується в будівництві і при асфальтування доріг. (Демонстрація фрагмента відеофільму). Найціннішою фракцією прямої перегонки нафти є бензин. Однак вихід цієї фракції не перевищує 17-20% від маси сирої нафти. Виникає проблема: як задовольнити всі зростаючі потреби суспільства в автомобільному та авіаційному паливі? Рішення було знайдено в кінці 19 століття російським інженером Володимиром Григоровичем Шуховим. В 1891 році він вперше здійснив промисловий крекінг гасової фракції нафти, що дозволило збільшити вихід бензину до 65-70% (в розрахунку на сиру нафту). Тільки за розробку процесу термічного крекінгу нафтопродуктів вдячне людство золотими літерами вписав ім'я цієї унікальної людини в історію цивілізації.

Отримані в результаті ректифікації нафти продукти піддають хімічній переробці, що включає ряд складних процесів, Один з них - крекінг нафтопродуктів (від англійського "Сracking" -расщепленіе). Розрізняють декілька видів крекінгу: термічний, каталітичний, крекінг високого тиску, відновний. Термічний крекінг полягає в розщепленні молекул вуглеводнів з довгим ланцюгом на більш короткі під дією високої температури (470-550 0 C). В процесі цього розщеплення поряд з алканами утворюються алкени:

В даний час найбільш поширений каталітичний крекінг. Він проводиться при температурі 450-500 0 С, але з більшою швидкістю і дозволяє отримувати бензин вищої якості. В умовах каталітичного крекінгу разом з реакціями розщеплення йдуть реакції ізомеризації, тобто перетворення вуглеводнів нормальної будови в вуглеводні розгалужені.

Ізомеризація впливає на якість бензину, так як наявність розгалужених вуглеводнів сильно підвищує його октанове число. Крекінг відносять до так званих вторинних процесів нафтопереробки. До вторинних відносять і ряд інших каталітичних процесів, наприклад риформинг. риформинг- це ароматизація бензинів, шляхом нагрівання їх в присутності каталізатора, наприклад, платини. У цих умовах алкани і Циклоалкани перетворюються в ароматичні вуглеводні, в слідстві чого октанове число бензинів також істотно підвищується.

Екологія та нафтопромисел

Для нафтохімічного виробництва особливо актуальна проблема навколишнього середовища. Видобуток нафти пов'язана з витратами енергії і забрудненням навколишнього середовища. Небезпечним джерелом забруднення Світового океану є морська нафтовидобуток, також Світовий океан забруднюється при транспортуванні нафти. Кожен з нас бачив по телевізору наслідки аварій нафтоналивного танкера. Чорні, покриті шаром мазуту берега, чорний прибій, задихаються дельфіни, Птахи, крила яких у в'язкому мазуті, люди в захисних костюмах, котрі збирають нафту лопатами і відрами. Хочу навести дані серйозної екологічної катастрофи, яка сталася в Керченській протоці в листопаді 2007 року. У воду потрапили 2 тисячі тонн нафтопродуктів і близько 7 тисяч тонн сірки. Найбільше через катастрофу постраждали коса Тузла, яка знаходиться на стику Чорного і Азовського морів, і коса Чушка. Після аварії мазут осів на дно з - за чого загинула дрібна черепашка-сердцевідка-основна їжа мешканців моря. На відновлення екосистеми піде 10 років. Загинуло понад 15 тисяч птахів. Літр нафти, потрапивши в воду, розтікається по її поверхні плямами площею 100 кв.м. Нафтова плівка, хоча і дуже тонка, утворює непереборну перешкоду на шляху кисню з атмосфери в водну товщу. В результаті порушується кисневий режим і океан "Задихається". Гине планктон, який є основою харчового ланцюга океану. В даний час нафтовими плямами покрито вже близько 20% площі Світового океану, і площа, уражена нафтовим забрудненням зростає. Крім того, що нафтовою плівкою покрито Світовий океан, ми можемо її спостерігати і на суші. Наприклад, на нафтових родовищах Західного Сибіру в рік проливається нафти більше, ніж вміщує танкер - до 20 млн. Тонн. Близько половини цієї нафти потрапляє на землю в результаті аварій, решта - "планові" фонтани і витоку при запуску свердловин, розвідувального буріння, ремонту трубопроводів. Найбільша площа нафтозабруднених земель, за даними Комітету з навколишньому середовищу Ямало-Ненецького автономного округу, припадає на Пуровском район.

ПРИРОДНИЙ І попутного нафтового ГАЗИ

У природному газі містяться вуглеводні з низькою молекулярною масою, основними компонентами є метан. Його вміст у газі різних родовищ коливається від 80% до 97%. Крім метану - етан, пропан, бутан. Неорганічні: азот-2%; СО2; Н2О; Н2S, благородні гази. При згорянні природного газу виділяється багато тепла.

За своїми властивостями природний газ як паливо перевершує навіть нафту, він більш каллоріней. Це наймолодша галузь паливної промисловості. Газ ще простіше добувають і транспортують. Це саме економічне з усіх видів палива. Є, правда, і недоліки: складна міжконтинентальна транспортування газу. Танкери - метанавози, що перевозять газ в зрідженому стані являють собою виключно складні дорогі конструкції.

Застосовується в якості: ефективного палива, сировини в хімічній промисловості, у виробництві ацетилену, етилену, водню, сажі, пластмаси, оцтової кислоти, барвників, медикаментів та ін. Попутні (нафтові гази) - природні гази, які розчиняються в нафті і виділяються при її видобутку. У нафтовому газі міститься менше метану, але більше пропану, бутану та інших вищих вуглеводнів. А де газ видобувається?

Понад 70 країн світу мають промисловими запасами газу. Причому, як і у випадку з нафтою, дуже великими запасами мають країни, що розвиваються. Але видобуток газу ведуть в основному розвинені країни. Вони мають можливості для його використання або спосіб продавати газ іншим країнам, що знаходяться з ними на одному материку. Міжнародна торгівля газом менш активна, ніж торгівля нафтою. На міжнародному ринок надходить близько 15% видобутого в світі газу. Майже 2/3 світового видобутку газу дають Росія і США. Безперечно провідним регіоном газовидобутку не тільки нашої країни, а й у світі є Ямало-Ненецький автономний округ, Де ця галузь розвивається вже 30 років. Наше місто Новий Уренгой по праву визнаний газової столицею. До найбільших родовищ відносяться Уренгойское, Ямбургское, Ведмеже, Заполярне. Уренгойское родовище включено в "Книгу рекордів Гіннеса". Запаси і видобуток родовища унікальні. Розвідані запаси перевищують 10 трлн. м 3, з моменту експлуатації вже видобуто 6 трлн. м 3. У 2008 році ВАТ "Газпром" планує видобути на Уренгойському родовищі 598 млрд. М 3 "блакитного золота".

Газ і екологія

Недосконалість технології видобутку нафти і газу, їх транспортування обумовлює постійне спалювання обсягу газу на тепло-агрегатах компресорних станцій і в факелах. На частку компресорних станцій припадає близько 30% цих викидів. На факельних установках щорічно спалюється близько 450 тис. Тонн природного і попутного газу, при цьому в атмосферу надходить понад 60 тис. Тонн забруднюючих речовин.

Нафта, газ, кам'яне вугілля - це коштовна сировина для хімічної промисловості. В недалекому майбутньому їм буде знайдена заміна в паливно-енергетичному комплексі нашої країни. В даний час вчені ведуть пошук шляхів використання енергії сонця і вітру, ядерного пального з метою повної заміни нафти. Найбільш перспективним видом палива майбутнього є водень. Скорочення використання нафти в теплоенергетиці - шлях не тільки до більш раціонального її застосування, а й до збереження цієї сировини для майбутніх поколінь. Вуглеводневу сировину повинно використовуватися тільки в переробній промисловості для отримання різноманітної продукції. На жаль, ситуація поки не змінюється, і до 94% видобутої нафти служить паливом. Д. І. Менделєєв мудро говорив: "Спалювати нафту - це те ж, що топити піч асигнаціями".

В ході уроку ви зможете вивчити тему «Природні джерела вуглеводнів. Переробка нафти". Більше 90% всієї енергії, що споживається людством в даний час, видобувається з копалин природних органічних сполук. Ви дізнаєтеся про природних копалин (природному газі, нафти, кам'яному вугіллі), про те, що відбувається з нафтою після її видобутку.

Тема: Граничні вуглеводні

Урок: Природні джерела вуглеводнів

Близько 90% енергії, споживаної сучасною цивілізацією, утворюється при спалюванні природних горючих копалин - природного газу, нафти і кам'яного вугілля.

Росія - країна, багата запасами природних горючих копалин. Великі запаси нафти і природного газу є в Західному Сибіру і Приуралля. Кам'яне вугілля видобувають в Кузнецькому, Південно-Якутській басейнах та інших регіонах.

Природний газ складається в середньому за обсягом на 95% з метану.

Крім метану, в природному газі різних родовищ містяться азот, вуглекислий газ, гелій, сірководень, а також інші легкі алкани - етан, пропан і бутан.

Природний газ видобувають з підземних родовищ, де він знаходиться під великим тиском. Метан і інші вуглеводні утворюються з органічних речовин рослинного і тваринного походження при їх розкладанні без доступу повітря. Метан утворюється постійно і в даний час в результаті діяльності мікроорганізмів.

Метан виявлений на планетах сонячної системи і їх супутниках.

Чистий метан не має запаху. Однак використовуваний в побуті газ має характерний неприємний запах. Так пахнуть спеціальні добавки - меркаптани. Запах меркаптанів дозволяє вчасно виявити витік побутового газу. Суміші метану з повітрям вибухонебезпечні в широкому діапазоні співвідношень - від 5 до 15% газу за обсягом. Тому при відчутті запаху газу в приміщенні не можна не тільки запалювати вогонь, але і користуватися електричними вимикачами. Найменша іскра здатна викликати вибух.

Мал. 1. Нафта різних родовищ

нафта - густа рідина, схожа на масло. Колір її - від світло-жовтого до коричневого і чорного.

Мал. 2. Родовища нафти

Нафта різних родовищ сильно різниться за складом. Мал. 1. Основна частина нафти - вуглеводні, що містять 5 і більше атомів вуглецю. В основному, ці вуглеводні відносяться до граничних, тобто алканами. Мал. 2.

До складу нафти входять також органічні сполуки, що містять сірку, кисень, азот, Нафта містить воду і неорганічні домішки.

У нафти розчинені гази, які виділяються при її видобутку - нафтові попутні гази. Це метан, етан, пропан, бутан з домішками азоту, вуглекислого газу і сірководню.

Кам'яне вугілля, Як і нафта, є складною сумішшю. На частку вуглецю в ньому доводиться 80-90%. Решта - водень, кисень, сірка, азот і деякі інші елементи. У бурому вугіллі частка вуглецю і органічних речовин нижче, ніж в кам'яному. Ще менше органіки в горючих сланцях.

У промисловості кам'яне вугілля нагрівають до 900-1100 0 С без доступу повітря. Цей процес називається коксуванням. В результаті виходить необхідний для металургії кокс з високим вмістом вуглецю, коксовий газ і кам'яновугільна смола. З газу і смоли виділяють багато органічних речовин. Мал. 3.

Мал. 3. Пристрій коксової печі

Природний газ і нафта є найважливішими джерелами сировини для хімічної промисловості. Нафта в тому вигляді, як її добувають, або «сиру нафту», важко використовувати навіть в якості палива. Тому сиру нафту поділяють на фракції (від англ. «Fraction» - «частина»), використовуючи відмінності в температурах кипіння складових її речовин.

Спосіб поділу нафти, заснований на різних температурах кипіння складових її вуглеводнів, називається перегонкою або дистиляцією. Мал. 4.

Мал. 4. Продукти переробки нафти

Фракцію, яка переганяється приблизно від 50 до 180 0 С, називають бензином.

гас кипить при температурах 180-300 0 С.

Густий чорний залишок, який не містить легколетких речовин, називається мазутом.

Існує і ряд проміжних фракцій, киплячих в більш вузьких діапазонах - петролейний ефір (40-70 0 С і 70-100 0 С), уайт-спірит (149-204 ° С), а також газойль (200-500 0 С). Вони використовуються як розчинники. Мазут можна перегнати при зниженому тиску, таким шляхом з нього одержують мастила і парафін. Твердий залишок від перегонки мазуту - асфальт. Його використовують для виробництва дорожніх покриттів.

Переробка попутних нафтових газів є окремою галуззю і дозволяє отримати ряд цінних продуктів.

Підбиття підсумку уроку

В ході уроку ви вивчили тему «Природні джерела вуглеводнів. Переробка нафти". Більше 90% всієї енергії, що споживається людством в даний час, видобувається з копалин природних органічних сполук. Ви дізналися про природних копалин (природному газі, нафти, кам'яному вугіллі), про те, що відбувається з нафтою після її видобутку.

Список літератури

1. Рудзитис Г.Є. Хімія. Основи загальної хімії. 10 клас: підручник для загальноосвітніх установ: Базовий рівень / Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - 14-е видання. - М .: Просвещение, 2012.

2. Хімія. 10 клас. Профільний рівень: навч. для загальноосвіт. установ / В.В. Єрьомін, Н.Є. Кузьменко, В.В. Лунін та ін. - М .: Дрофа, 2008. - 463 с.

3. Хімія. 11 клас. Профільний рівень: навч. для загальноосвіт. установ / В.В. Єрьомін, Н.Є. Кузьменко, В.В. Лунін та ін. - М .: Дрофа, 2010. - 462 с.

4. Хомченко Г.П., Хомченко І.Г. Збірник завдань з хімії для вступників до вузів. - 4-е изд. - М .: РІА «Нова хвиля»: Видавець Умеренков, 2012. - 278 с.

Домашнє завдання

1. №№ 3, 6 (с. 74) Рудзитис Г.Є., Фельдман Ф.Г. хімія: Органічна хімія. 10 клас: підручник для загальноосвітніх установ: базовий рівень / Г. Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - 14-е видання. - М .: Просвещение, 2012.

2. Чим відрізняється попутний нафтовий газ від природного газу?

3. Як здійснюється перегонка нафти?

Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСЬКИЙ КОМІТЕТ ОСВІТИ

ПІВДЕННО-СХІДНЕ ОКРУЖНЕ УПРАВЛІННЯ

Середня загальноосвітня школа №506 з поглибленим вивченням економіки

ПРИРОДНІ ДЖЕРЕЛА ВУГЛЕВОДНІВ, ЇХ ОТРИМАННЯ ТА ЗАСТОСУВАННЯ

Ковчегін Ігор 11б

Тищенко Віталій 11б

ГЛАВА 1. ГЕОХІМІЯ НАФТИ І РОЗВІДКА ГОРЮЧИХ КОПАЛИН

1.1 Походження горючих копалин

1.2 Газонефтеродние гірські породи

ГЛАВА 2. ПРИРОДНІ ДЖЕРЕЛА

ГЛАВА 3. ПРОМИСЛОВЕ ОТРИМАННЯ ВУГЛЕВОДНІВ

ГЛАВА 4. Переробка нафти

4.1 Фракційна перегонка

4.2 Крекінг

4.3 Риформинг

4.4 Очищення від сірки

ГЛАВА 5. ЗАСТОСУВАННЯ ВУГЛЕВОДНІВ

5.1 Алкани

5.2 Алкени

5.3 Алкіни

ГЛАВА 6. АНАЛІЗ СТАНУ НАФТОВОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ

ГЛАВА 7. ОСОБЛИВОСТІ ТА ОСНОВНІ ТЕНДЕНЦІЇ ДІЯЛЬНОСТІ НАФТОВОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ

Список використаних джерел

ГЛАВА 1. ГЕОХІМІЯ НАФТИ І РОЗВІДКА ГОРЮЧИХ КОПАЛИН

1 .1 Походження горючих копалин

Перші теорії, в яких розглядалися принципи, що визначають залягання родовищ нафти, зазвичай обмежувалися головним чином питанням про місця її скупчення. Однак за останні 20 років стало ясно, що для відповіді на це питання необхідно розібратися в тому, чому, коли і в яких кількостях відбулося утворення нафти в тому чи іншому басейні, а також зрозуміти і встановити, в результаті яких процесів вона зароджувалася, мігрувала і накопичувалася. Ці дані вкрай необхідні для підвищення результативності розвідки нафти.

Освіта вуглеводневих копалин, відповідно до сучасних поглядів, відбувалося в результаті протікання складної послідовності геохімічних процесів (див. Рис. 1) всередині вихідних газонефтеродного гірських порід. У цих процесах складові частини різних біологічних систем (речовин природного походження) перетворювалися на вуглеводні і в меншій мірі в полярні з'єднання з різною термодинамічної стійкістю - в результаті осадження речовин природного походження і подальшого їх перекривання осадовими породами, під впливом підвищеної температури і підвищеного тиску в поверхневих шарах земної кори. Первинна міграція рідких і газоподібних продуктів з вихідного газонефтеродного шару і подальша їх вторинна міграція (через які мають горизонти, зрушення і т. П.) В пористі нефтенасищенной гірські породи призводить до утворення покладів вуглеводневих матеріалів, подальша міграція яких запобігається замиканням покладів між непористий шарами гірських порід .

В екстрактах органічної речовини з осадових гірських порід біогенного походження виявляються з'єднання з такою ж хімічної структурою, яку мають сполуки, які добуваються з нафти. Для геохімії мають особливо важливе значення деякі з таких сполук, які вважаються «біологічними знаками» ( «хімічними копалинами»). Такі вуглеводні мають багато спільного з сполуками, зустрічаються в біологічних системах (наприклад, з ліпідами, пігментами і метаболітами), з яких відбулося утворення нафти. Ці сполуки не тільки демонструють биогенное походження природних вуглеводнів, Але і дозволяють отримувати дуже важливу інформацію про газонефтеносних гірських породах, а також про характер дозрівання і походження, міграції та биоразложения, що призвели до утворення конкретних родовищ газу і нафти.

Малюнок 1 Геохімічні процеси, що призводять до утворення копалин вуглеводнів.

1. 2 Газонефтеродние гірські породи

Газонефтеродной гірською породою вважається мелкодисперсная осадова порода, яка при природному осадженні призвела або могла призвести до утворення і виділення значних кількостей нафти і (або) газу. Класифікація таких гірських порід полягає в обліку забезпечення і типу органічної речовини, стану його метаморфічної еволюції (хімічних перетворень, що відбуваються при високих температурах приблизно 50-180 ° С), а також природи та кількості вуглеводнів, які можуть бути отримані з нього. Органічне речовина кероген кероген (від грец. Гас, що означає «віск», і ген, що означає «обра-зующий») - розсіяне в гірських породах органічна речовина, нерозчинний в органічних ратворітелях, неокисляющих мінеральних кислотах і підставах. в осадових гірських породах біогенного походження може виявлятися в найрізноманітніших формах, але його можна поділити на чотири основні типи.

1) липтинитов - мають дуже високий вміст водню, але низький вміст кисню; їх склад обумовлений наявністю аліфатичних вуглецевих ланцюгів. Передбачається, що липтинитов утворилися в основному з водоростей (зазвичай які зазнали бактеріального розкладання). Вони мають високу здатність до перетворення в нафту.

2) Екзтіти - мають високий вміст водню (однак нижче, ніж у липтинитов), багаті аліфатичними ланцюгами і насиченими нафтенами (аліцік-лическими вуглеводнями), а також ароматичними циклами і кислородсодержащими функціональними групами. Це органічна речовина утворюється з таких рослинних матеріалів, як суперечки, пилок, кутикули та інші структурні частини рослин. Екзініта мають гарну здатність до перетворення в нафту і газовий конденсат Конденсат - вуглеводнева суміш, газоподібна в родовищі, але кон-денсірующаяся в рідину при добуванні на поверхню. , А на вищих стадіях метаморфічної еволюції і в газ.

3) Вітршіти - мають низький вміст водню, високий вміст кисню і складаються в основному з ароматичних структур з короткими аліфатичними ланцюгами, пов'язаними кислородсодержащими функціональними групами. Вони утворені з структурованих деревних (лігноцелюлозних) матеріалів і мають обмежену здатність перетворюватися на нафту, але гарну здатність перетворюватися в газ.

4) Інертініти - це чорні непрозорі уламкові породи (з високим вмістом вуглецю і низьким вмістом водню), які утворилися з сильно змінилися деревних попередників. Вони не мають здатність перетворюватися в нафту і газ.

Головними факторами, за якими розпізнається газонефтеродная порода, є вміст у ній керогена, тип органічної речовини в керогене і стадія метаморфічної еволюції цього органічної речовини. Добрими газонефте-рідними породами вважаються ті, які містять 2-4% органічної речовини такого типу, з якого можуть утворюватися і вивільнятися відповідні вуглеводні. При сприятливих геохімічних умовах освіту нафти може відбуватися з осадових порід, що містять органічну речовину типу липтинита і екзініта. Освіта родовищ газу зазвичай відбувається в гірських породах, багатих витринитом або в результаті термічного крекінгу спочатку утворилася нафти.

В результаті подальшого поховання опадів органічної речовини під верхніми шарами осадових порід ця речовина піддається впливу дедалі вищих температур, що призводить до термічного розкладання керогена і утворення нафти і газу. Освіта нафти в кількостях, що представляють інтерес для промислової розробки родовища, відбувається в певних умовах за часом і температурі (глибині залягання), причому час освіти тим більше, чим нижче температура (це неважко зрозуміти, якщо припустити, що реакція протікає по рівнянню першого порядку і має аррениусовскую залежність від температури). Наприклад, таку саму кількість нафти, яке утворилося при температурі 100 ° С приблизно за 20 мільйонів років, має утворитися при температурі 90 ° С за 40 мільйонів років, а при температурі 80 ° С - за 80 мільйонів років. Швидкість освіти вуглеводнів з керогена приблизно подвоюється при підвищенні температури на кожні 10 ° С. Однак хімічний склад керогена. може бути надзвичайно різноманітним, і тому зазначене співвідношення між часом дозрівання нафти і температурою цього процесу може розглядатися лише як основа для наближених оцінок.

Сучасні геохімічні дослідження показують, що в континентальному шельфі Північного моря збільшення глибини на кожні 100 м супроводжується підвищенням температури приблизно на 3 ° С, а це означає, що багаті органічною речовиною осадові породи утворювали рідкі вуглеводні на глибині 2500-4000 м протягом 50-80 мільйонів років. Легкі нафти і конденсату, мабуть, утворювалися на глибині 4000-5000 м, а метан (сухий газ) - на глибині понад 5000 м.

ГЛАВА 2. ПРИРОДНІ ДЖЕРЕЛА

Природними джерелами вуглеводнів є горючі копалини - нафта і газ, вугілля та торф. Поклади сирої нафти і газу виникли 100-200 мільйонів років тому з мікроскопічних морських рослин і тварин, які виявилися включеними в осадові породи, що утворилися на дні моря, На відміну від цього вугілля і торф почали утворюватися 340 мільйонів років тому з рослин, які виростали на суші.

Природний газ і сира нафта зазвичай виявляються разом з водою в нафтоносних шарах, розташованих між шарами гірських порід (рис. 2). Термін «природний газ» застосуємо також до газів, які утворюються в природних умовах в результаті розкладання вугілля. Природний газ і сира нафта розробляються на всіх континентах, за винятком Антарктиди. Найбільшими виробниками природного газу в світі є Росія, Алжир, Іран і Сполучені Штати. Найбільшими виробниками сирої нафти є Венесуела, Саудівська Аравія, Кувейт і Іран.

Природний газ складається головним чином з метану (табл. 1).

Сира нафта являє собою маслянисту рідину, забарвлення якої може бути найрізноманітнішою - від темно-коричневого або зеленого до майже безбарвної. У ній міститься велика кількість алканів. Серед них є нерозгалужені алкани, розгалужені алкани і Циклоалкани з числом атомів вуглецю від п'яти до 40. Промислове назва цих циклоалканов-нащо. У сирої нафти, крім того, міститься приблизно 10% ароматичних вуглеводнів, а також невелика кількість інших з'єднань, що містять сірку, кисень і азот.

Малюнок 2 Природний газ і сира нафта виявляються пастки між шарами гірських порід.

Таблиця 1 Склад природного газу

вугілляє найдавнішим джерелом енергії, з яким знайоме людство. Він являє собою мінерал (рис. 3), який утворився з рослинної речовини в процесі метаморфізму.Метаморфічними називаються гірські породи, склад яких зазнав змін в умовах високих тисків, а також високих температур. Продуктом першої стадії в процесі утворення вугілля є торф,який представляє собою розклалося органічна речовина. Вугілля утворюється з торфу після того, як він покривається осадовими породами. Ці осадові породи називаються перевантаженими. Перевантажені опади зменшують вміст вологи в торфі.

У класифікації вугілля використовуються три критерії: чистота(Визначається відносним вмістом вуглецю у відсотках); тип(Визначається складом вихідного рослинної речовини); сортність(Залежить від ступеня метаморфізму).

Таблиця 2. Вміст вуглецю в деяких видах палива і їх теплотворна здатність

Найбільш низькосортними видами копалин вугілля є буре вугілляі лігніт(Табл. 2). Вони найближче до торфу і характеризуються порівняно низьким вмістом вуглецю і високим вмістом вологи. Кам'яне вугілляхарактеризується меншим вмістом вологи і широко використовується в промисловості. Самий сухий і твердий сорт вугілля - це антрацит.Його використовують для опалення помешкань і приготування їжі.

В останнім часом завдяки технічним досягненням стає все більш економічною газифікація вугілля.Продукти газифікації вугілля включають монооксид вуглецю, діоксид вуглецю, водень, метан і азот. Вони використовуються в якості газоподібного пального або як для отримання різних хімічних продуктів і добрив.

Вугілля, як це викладено нижче, служить важливим джерелом сировини для отримання ароматичних сполук.

Малюнок 3 Варіант молекулярної моделі низькосортного вугілля. Вугілля являє собою складну суміш хімічних речовин, До складу яких входять вуглець, водень і кисень, а також невеликі кількості азоту, сірки і домішки інших елементів. Крім того, до складу вугілля в залежності від його сорту входить різна кількість вологи і різних мінералів.

Малюнок 4 Вуглеводні, які в біологічних системах.

Вуглеводні зустрічаються в природі не тільки в горючих копалин, але також і в деяких матеріалах біологічного походження. Натуральний каучук є прикладом природного вуглеводневого полімеру. Молекула каучуку складається з тисяч структурних одиниць, що становлять метилбутил-1,3-дієн (ізопрен); її будова схематично показано на рис. 4. Метилбута- 1,3-дієн має наступну структуру:

Натуральний каучук. Приблизно 90% натурального каучуку, який видобувається в даний час в усьому світі, отримують з бразильського каучуконосного дерева Hevea brasiliensis, що культивується головним чином в екваторіальних країнах Азії. Сік цього дерева, являє собою латекс (колоїдний водний розчин полімеру), збирають з надрізів, зроблених ножем на корі. Латекс містить приблизно 30% каучуку. Його крихітні частинки зважені у воді. Сік зливають в алюмінієві ємності, куди додають кислоту, змушує каучук коагулювати.

Багато інші природні сполуки теж містять ізопреновий структурні фрагменти. Наприклад, лімонен містить два ізопреновий фрагмента. Лимонен є головною складовою частиною масел, які з шкірки цитрусових, наприклад лимонів і апельсинів. Це з'єднання належить до класу сполук, які називаються терпеливості. Терпени містять в своїх молекулах 10 атомів вуглецю (С 10 -соєдіненія) і включають два ізопреновий фрагмента, з'єднаних один з одним послідовно ( «голова до хвоста»). З'єднання з чотирма ізопрена фрагментами (С 20 -соєдіненія) називаються дітерпенов, а з шістьма ізопрена фрагментами -трітерпенамі (С 30 -соєдіненія). Сквален, який міститься в маслі з печінки акули, являє собою тритерпен. Тетратерпени (С 40 -соєдіненія) містять вісім ізопреновий фрагментів. Тетратерпени містяться в пігментах жирів рослинного і тваринного походження. Їх забарвлення зумовлене наявністю довгою пов'язаною системи подвійних зв'язків. Наприклад, в-каротин відповідальна за характерну помаранчеве забарвлення моркви.

ГЛАВА 3. ПРОМИСЛОВЕ ОТРИМАННЯ ВУГЛЕВОДНІВ

Алкани, алкени, алкіни і арени отримують шляхом переробки нафти (див. Нижче). Вугілля є важливим джерелом сировини для отримання вуглеводнів. З цією метою кам'яне вугілля нагрівають без доступу повітря в ретортной печі. В результаті виходить кокс, кам'яновугільний дьоготь, аміак, сірководень і кам'яновугільний газ. Цей процес називається деструктивної перегонкою вугілля. Шляхом подальшої фракційної перегонки кам'яновугільного дьогтю отримують різні арени (табл. 3). При взаємодії коксу з парою отримують водяний газ:

Таблиця 3 Деякі ароматичні сполуки, одержувані при фракційної перегонці кам'яновугільного дьогтю (смоли)

З водяного газу за допомогою процесу Фішера-Тропша можна отримувати алкани і алкени. Для цього водяний газ змішують з воднем і пропускають над поверхнею залізного, кобальтового або нікелевого каталізатора при підвищеній температурі і під тиском 200-300 атм.

Процес Фішера - Тропша дозволяє також отримувати з водяного газу метанол та інші органічні сполуки, що містять кисень:

Ця реакція проводиться в присутності каталізатора з оксиду хрому (III) при температурі 300 ° С і під тиском 300 атм.

У промислово слаборозвинених країнах такі вуглеводні, як метан і етилен, все більше отримують з біомаси. Біогаз складається головним чином з метану. Етилен можна отримувати шляхом дегідратації етанолу, який утворюється в процесах ферментації.

Дикарбид кальцію теж отримують з коксу, нагріваючи його суміш з оксидом кальцію при температурах вище 2000 ° С в електричній печі:

При взаємодії дикарбида кальцію з водою відбувається утворення ацетилену. Такий процес відкриває ще одну можливість для синтезу ненасичених вуглеводнів з коксу.

ГЛАВА 4. Переробка нафти

Сира нафта являє собою складну суміш вуглеводнів та інших сполук. У такому вигляді вона мало використовується. Спочатку її переробляють в інші продукти, які мають практичне застосування. Тому сиру нафту транспортують танкерами або за допомогою трубопроводів до нафтопереробним заводам.

Переробка нафти включає цілий ряд фізичних і хімічних процесів: фракційну перегонку, крекінг, риформінг і очищення від сірки.

4.1 Фракційна перегонка

Сиру нафту поділяють силою-силенною складових частин, піддаючи її простий, фракційної і вакуумної перегонці. Характер цих процесів, а також кількість і склад одержуваних фракцій нафти залежить від складу сирої нафти та від вимог, що пред'являються до різних її фракціям.

З сирої нафти передусім видаляють розчинені в ній домішки газів, піддаючи її простий перегонці. Потім нафту піддають первинної перегонці, В результаті чого її розділяють на газову, легку і середню фракції і мазут. Подальша фракційна перегонка легкої і середньої фракцій, а також вакуумна перегонка мазуту призводить до утворення великої кількості фракцій. У табл. 4 вказані діапазони температур кипіння і склад різних фракцій нафти, а на рис. 5 зображена схема пристрою первинної дистилляционной (ректифікаційної) колони для перегонки нафти. Перейдемо тепер до опису властивостей окремих фракцій нафти.

Таблиця 4 Типові фракції перегонки нафти

	Температура кипіння, ° С	Число атомів вуглецю в молекулі
Лігроїн (нафта)
Мастило і віск

Малюнок 5 Первинна перегонка сирої нафти.

Газова фракція. Гази, одержувані при переробці нафти, представляють собою найпростіші нерозгалужені алкани: етан, пропан і бутан. Ця фракція має промислове назва нефтезаводской (нафтової) газ. Її видаляють з сирої нафти до того, як піддати її первинної перегонці, або ж виділяють з бензинової фракції після первинної перегонки. Нефтезаводской газ використовують як газоподібного пального або ж піддають його зрідження під тиском, щоб отримати зріджений нафтовий газ. Останній надходить у продаж в якості рідкого палива або використовується як сировина для отримання етилену на крекінг-установках.

Бензинова фракція. Ця фракція використовується для отримання різних сортів моторного палива. Вона являє собою суміш різних вуглеводнів, в тому числі нерозгалужених і розгалужених алканів. Особливості горіння нерозгалужених алканів не ідеально відповідають двигунам внутрішнього згоряння. Тому бензинову фракцію нерідко піддають термічному риформінгу, щоб перетворити нерозгалужені молекули в розгалужені. Перед вживанням цю фракцію зазвичай змішують з розгалуженими алканами, циклоалканами і ароматичними сполуками, одержуваними з інших фракцій шляхом каталітичного крекінгу або риформінгу.

Якість бензину як моторного палива визначається його октановим числом. Воно вказує відсоткове об'ємне зміст 2,2,4-триметилпентана (изооктана) в суміші 2,2,4-триметилпентана і гептана (алкан з неразветвленной ланцюгом), яка володіє такими ж детонаційними характеристиками горіння, як і випробовуваний бензин.

Погане моторне паливо має нульовий октанове число, а хороше паливо-октанове число 100. Октанове число бензинової фракції, одержуваної з сирої нафти, зазвичай не перевищує 60. Характеристики горіння бензину поліпшуються при додаванні в нього антидетонаторной присадки, в якості якої використовується тетраетилсвинець (IV) , Рb (С 2 Н 5) 4. Тетраетилсвинець є безбарвною рідиною, яку отримують при нагріванні хлороетана зі сплавом натрію і свинцю:

При горінні бензину, що містить цю присадку, утворюються частинки свинцю та оксиду свинцю (II). Вони сповільнюють певні стадії горіння бензинового палива і тим самим перешкоджають детонації. Разом з тетраетілсвінцом в бензин додають ще 1,2-дібромоетан. Він реагує зі свинцем і свинцем (II), утворюючи бромід свинцю (II). Оскільки бромід свинцю (II) являє собою летюча з'єднання, він видаляється з автомобільного двигуна з вихлопними газами.

Лігроїн (нафта). Цю фракцію перегонки нафти одержують у проміжку між бензинової і гасової фракціями. Вона складається переважно з алканів (табл. 5).

Нафта отримують також при фракційної перегонці легкої масляної фракції, одержуваної з кам'яновугільної смоли (табл. 3). Нафта з кам'яновугільної смоли має високий вміст ароматичних вуглеводнів.

Більшу частину лигроина, одержуваного при перегонці нафти, піддають риформінгу для перетворення в бензин. Однак значна його частина використовується як сировина для отримання інших хімічних речовин.

Таблиця 5 Вуглеводневий склад лигроиновой фракції типовою близькосхідної нафти

гас. Гасова фракція перегонки нафти складається з аліфатичних алканів, нафталинов і ароматичних вуглеводнів. Частина її піддається очищенні від використання як джерело насичених вуглеводнів-парафінів, а інша частина піддається крекінгу з метою перетворення в бензин. Однак переважна більшість гасу використовують як пальне для реактивних літаків.

газойль. Ця фракція нафтопереробки відома під назвою дизельного палива. Частина її піддають крекінгу для отримання нефтезаводского газу і бензину. Однак головним чином газойль використовують як пальне для дизельних двигунів. У дизельному двигуні запалювання палива виробляється в результаті підвищення тиску. Тому вони обходяться без свічок запалювання. Газойль використовується також як паливо для промислових печей.

мазут. Ця фракція залишається після видалення з нафти решти фракцій. Велика його частина використовується в якості рідкого палива для нагрівання котлів і отримання пара на промислових підприємствах, Електростанціях і в корабельних двигунах. Однак певну частину мазуту піддають вакуумної перегонці для отримання мастил і парафинового воску. Мастила піддають подальшої очищенні шляхом екстракції розчинника. Темний в'язкий матеріал, що залишається після вакуумної перегонки мазуту, називається «бітум», або «асфальт». Він використовується для виготовлення дорожніх покриттів.

Ми розповіли про те, як фракційна і вакуумна перегонка поруч з екстракцією розчинниками дає змогу розподілити сиру нафту на різні практично важливі фракції. Всі ці процеси є фізичними. Але для переробки нафти використовуються ще і хімічні процеси. Ці процеси можна поділити на два типи: крекінг і риформінг.

4.2 Крекінг

У цьому процесі великі молекули висококиплячих фракцій сирої нафти розщеплюються на менші молекули, з яких складаються низкокипящие фракції. Крекінг необхідний тому, що потреби в низкокипящих фракціях нафти - особливо в бензині - часто випереджають можливості їх отримання шляхом фракційної перегонки сирої нафти.

В результаті крекінгу крім бензину отримують також алкени, необхідні як сировина для хімічної промисловості. Крекінг в свою чергу підрозділяється на три найважливіших типу: гідрокрекінг, каталітичний крекінг і термічний крекінг.

гідрокрекінг. Цей різновид крекінгу дозволяє перетворювати висококиплячі фракції нафти (воски та важкі масла) в низкокипящие фракції. Процес гідрокрекінгу в тому, що подвергаемую крекінгу фракцію нагрівають під дуже високим тиском в атмосфері водню. Це призводить до розриву великих молекул і приєднання водню до фрагментами. В результаті утворюються насичені молекули невеликих розмірів. Гідрокрекінг використовується для отримання газойлю і бензинів з важчих фракцій.

Каталітичний крекінг. Цей метод призводить до утворення суміші насичених і ненасичених продуктів. Каталітичний крекінг проводиться при порівняно невисоких температурах, а в якості каталізатора використовується суміш кремнезему та глинозему. Таким шляхом отримують високоякісний бензин і ненасичені вуглеводні з важких фракцій нафти.

Термічний крекінг. Великі молекули вуглеводнів, які у важких фракціях нафти, можуть бути розщеплені на менші молекули шляхом нагрівання цих фракцій до температур, що перевищують їх температуру кипіння. Як і при каталітичному крекінгу, у цьому випадку отримують суміш насичених і ненасичених продуктів. наприклад,

Термічний крекінг має особливо важливе значення для отримання ненасичених вуглеводнів, наприклад етилену і пропена. Для термічного крекінгу використовуються парові крекінг-установки. У цих установках вуглеводневу сировину спочатку нагрівають в печі до 800 ° С, а потім розбавляють його парою. Це збільшує вихід алкенів. Після того як великі молекули вихідних вуглеводнів расщепятся більш дрібні молекули, гарячі гази охолоджують приблизно до 400СС водою, яка на стиснений пар. Потім охолоджені гази надходять в ректифікаційної (фракційну) колону, де вони охолоджуються до 40 ° С. Конденсація більших молекул призводить до утворення бензину і газойлю. Несконденсировавшиеся гази стискають в компресорі, який приводиться в дію стисненим парою, отриманим на стадії охолодження газів. Остаточний поділ продуктів виробляється в колонах фракційної перегонки.

Таблиця 6 Вихід продуктів крекінгу з пором з різноманітної вуглеводневої сировини (мас.%)

продукти	вуглеводневу сировину
Бута- 1,3 -діен
рідке паливо

В європейських країнах Основною сировиною для отримання ненасичених вуглеводнів за допомогою каталітичного крекінгу є нафта. У Сполучених Штатах головною сировиною для цієї мети служить етан. Його легко отримують на нафтопереробних заводах як один з компонентів зрідженого нафтового газу або ж з природного газу, а також з нафтових свердловин як один з компонентів природних супутніх газів. В якості сировини для крекінгу з парою використовуються також пропан, бутан і газойль. Продукти крекінгу етану і лигроина вказані в табл. 6.

Реакції крекінгу протікають по радикальному механізму.

4.3 Риформинг

На відміну від процесів крекінгу, які у розщепленні більших молекул на менші, процеси риформінгу призводять до зміни структури молекул або до їх об'єднання в більш великі молекули. Риформинг використовується в переробці сирої нафти для перетворення низькоякісних бензинових фракцій в високоякісні фракції. Крім того, він використовується з метою отримання сировини для нафтохімічної промисловості. Процеси риформінгу можуть бути поділені на три типи: ізомеризація, алкілування, а також циклізація і ароматизація.

ізомеризація. У цьому процесі молекули одного ізомеру піддаються перегрупуванню з утворенням іншого ізомеру. Процес ізомеризації має дуже важливе значення для підвищення якості бензинової фракції, одержуваної після первинної перегонки сирої нафти. Ми вже вказували, що ця фракція містить занадто багато нерозгалужених алканів. Їх можна перетворити на розгалужені алкани, нагріваючи цю фракцію до 500-600 ° С під тиском 20-50 атм. Цей процес носить назву термічного риформінгу.

Для ізомеризації нерозгалужених алканів може також застосовуватися каталітичний риформінг. Наприклад, бутан можна изомеризовать, перетворюючи його в 2-метил-пропан, з допомогою каталізатора з хлориду алюмінію при температурі 100 ° С або вище:

Ця реакція має іонний механізм, який здійснюється за участю карбка-тионов.

Алкилирование. У цьому процесі алкани і алкени, які утворилися в результаті крекінгу, возз'єднуються з утворенням високосортних бензинів. Такі алкани і алкени зазвичай мають від двох до чотирьох атомів вуглецю. Процес проводиться при низькій температурі з використанням сильнокислотного каталізатора, наприклад сірчаної кислоти:

Ця реакція протікає по іонному механізму з участю карбкатиона (СН 3) 3 С +.

Циклизация і ароматизація. При пропущенні бензинової і лигроиновой фракцій, отриманих в результаті первинної перегонки сирої нафти, над поверхнею таких каталізаторів, як платина або оксид молібдену (VI), на підкладці з оксиду алюмінію, при температурі 500 ° С і під тиском 10-20 атм відбувається циклізація з наступною ароматизацией гексана та інших алканів з більш довгими нерозгалужених ланцюгами:

Відщеплення водню від гексану, а потім від циклогексану називається дегидрированием. Риформинг цього по суті являє собою один з процесів крекінгу. Його називають платформингом, каталітичним риформингом або просто риформингом. У деяких випадках в реакційну систему вводять водень, щоб уникнути повному розкладанню алкана до вуглецю і підтримати активність каталізатора. В цьому випадку процес називається гидроформингом.

4.4 Очищення від сірки

Сира нафта містить сірководень та інші сполуки, що містять сірку. Вміст сірки в нафті залежить від родовища. Нафта, яку отримують з континентального шельфу Північного моря, має низький вміст сірки. При перегонці сирої нафти органічні сполуки, що містять сірку, розщеплюються, і в результаті утворюється додаткова кількість сірководню. Сірководень потрапляє в нефтезаводской газ або до фракції скрапленого нафтового газу. Оскільки сірководень має властивості слабкої кислоти, його можна видалити, обробляючи нафтопродукти будь-яким слабким підставою. З отриманого таким чином сірководню можна мати сірку, спалюючи сірководень повітря і пропускаючи продукти згоряння від поверхні каталізатора з оксиду алюмінію при температурі 400 ° С. Сумарна реакція цього процесу описується рівнянням

Приблизно 75% всієї елементної сірки, яка в даний час промисловістю несоциалистических країн, беруть із сирої нафти і природного газу.

ГЛАВА 5. ЗАСТОСУВАННЯ ВУГЛЕВОДНІВ

Приблизно 90% всієї видобутої нафти використовують як паливо. Незважаючи на те, що та частина нафти, яка використовується для отримання нафтохімічних продуктів, мала, продукти мають дуже велике значення. З продуктів перегонки нафти отримують багато тисяч органічних сполук (табл. 7). Вони в свою чергу використовуються для отримання тисяч продуктів, які задовольняють як насущні потреби сучасного суспільства, а й потреби в комфорті (рис. 6).

Таблиця 7 Вуглеводнева сировина для хімічної промисловості

	хімічні продукти
	Метанол, оцтова кислота, хлорометан, етилен
	Етілхлорід, тетраетилсвинець (IV)
	Метаналь, етаналь
	Поліетилен, поліхлороетілен (полівінілхлорид), поліефіри, етанол, етаналь (ацетальдегід)
	Поліпропілен, пропанон (ацетон), пропеналь, пропан 1,2,3-тріол (гліцерин), пропеннітріл (акрилонітрил), епоксіпропан
	синтетичний каучук
ацетилен	Хлороетілен (вінілхлорид), 1,1,2,2-тетрахлороетан
	(1-метил) бензол, фенол, поліфенілетілен

Хоча різні групи хімічних продуктів, зазначені на рис. 6, в широкому значенні є такі як нафтохімічні продукти, оскільки їх отримують з нафти, слід зазначити, що чимало продукти, особливо ароматичні сполуки, в промисловості отримують з кам'яновугільної смоли та інших джерел сировини. І все ж приблизно 90% всієї сировини для органічної промисловості отримують з нафти.

Нижче будуть розглянуті деякі типові приклади, що показують використання вуглеводнів як для хімічної промисловості.

Малюнок 6 Застосування продуктів нафтохімічної промисловості.

5.1 Алкани

Метан є не тільки одним з найважливіших видів палива, але має ще й безліч інших застосувань. Він використовується для отримання так званого синтез-газу, Або сингаза. Подібно водяному газу, який отримують з коксу і пара, синтез-газ являє собою суміш моноксиду вуглецю і водню. Синтез-газ отримують, нагріваючи метан чи нафта приблизно до 750 ° С під тиском близько 30 атм у присутності нікелевого каталізатора:

Синтез-газ використовується для отримання водню в процесі Габера (синтез аміаку).

Синтез-газ використовується також для отримання метанолу та інших органічних сполук. У процесі отримання метанолу синтез-газ пропускають над поверхнею каталізатора з оксиду цинку і міді при температурі 250 ° С і тиску 50-100 атм, що призводить до реакції

Синтез-газ, який використовується для проведення цього процесу, повинен бути ретельно очищений від домішок.

Метанол неважко піддати каталітичного розкладання, при якому з нього знову виходить синтез-газ. Це дуже зручно використовувати для транспортування синтез-газу. Метанол є одним з найважливіших видів сировини для нафтохімічної промисловості. Він використовується, наприклад, для отримання оцтової кислоти:

Каталізатором для цього процесу є розчинну аніонний комплекс родію. Цей спосіб використовується для промислового отримання оцтової кислоти, потреби в якій перевершують масштаби її отримання в результаті процесу ферментації.

Розчинні сполуки родію, можливо, стануть використовуватися в майбутньому як гомогенних каталізаторів процесу набуття етан-1,2-Діола з синтез-газу:

Ця реакція протікає при температурі 300 ° С і тиску близько 500-1000 атм. В даний час такий процес економічно невигідний. Продукт цієї реакції (його тривіальне назва - етиленгліколь) використовується в якості антифризу і для отримання різних поліефірів, наприклад терилена.

Метан використовується також для отримання хлорометанов, наприклад трихлор-метану (хлороформу). Хлорометан мають різноманітні застосування. Наприклад, хлорометан використовується в процесі отримання силіконів.

Нарешті, метан дедалі більше використовується для отримання ацетилену

Ця реакція протікає приблизно при 1500 ° С. Щоб нагріти метан про таку температури, його спалюють в умовах обмеженого доступу повітря.

Етан теж має ряд важливих застосувань. Його використовують в процесі отримання хлороетана (Етілхлорід). Як було зазначено вище, Етілхлорід використовується для отримання тетраетилсвинцю (IV). У Сполучених Штатах етан є важливою сировиною для отримання етилену (табл. 6).

Пропан відіграє важливу роль в промисловому отриманні альдегідів, наприклад формальдегіду (мурашиного альдегіду) і етаналю (оцтового альдегіду). Ці речовини мають особливо важливе значення у виробництві пластмас. Бутан використовується для отримання буту-1,3-диена, який, як буде описано нижче, використовується для отримання синтетичного каучуку.

5.2 алкени

етилен. Одним з найважливіших алкенов і взагалі одним з найважливіших продуктів нафтохімічної промисловості є етилен. Він являє собою сировину для одержання багатьох пластмас. Перерахуємо їх.

поліетилен. Поліетилен є продукт полімеризації етилену:

Поліхлороетілен. Цей полімер має ще назву полівінілхлорид (ПВХ). Його отримують з хлороетілена (вінілхлориду), який в свою чергу отримують з етилену. Сумарна реакція:

1,2-Діхлороетан отримують у вигляді рідини або газу, використовуючи в якості каталізатора хлорид цинку або хлорид заліза (III).

При нагріванні 1,2-діхлороетана до температури 500 ° С під тиском 3 атм у присутності пемзи утворюється хлороетілен (вінілхлорид)

Інший спосіб отримання хлороетілена заснований на нагріванні суміші етилену, хлоро-водню і кисню до 250 ° С в присутності хлориду міді (II) (каталізатор):

Поліестер. Прикладом такого волокна є терілен. Його отримують з етан-1,2-Діола, який в свою чергу синтезують з епоксіетана (етиленоксиду) наступним чином:

Етан-1,2-діол (етиленгліколь) використовується також в якості антифризу і для отримання синтетичних миючих засобів.

Етанол отримують гідратацією етилену, використовуючи в якості каталізатора фосфорну кислоту на носії з кремнезему:

Етанол використовується для отримання етаналю (ацетальдегіду). Крім того, його використовують як розчинник для лаків і політур, а також в косметичній промисловості.

Нарешті, етилен використовується ще для отримання хлороетана, який, як було зазначено вище, застосовується для виготовлення тетраетилсвинцю (IV) - антидетонаторной присадки до бензинів.

Пропен. Пропен (пропілен), як і етилен, використовується для синтезу різноманітних хімічних продуктів. Багато з них використовуються у виробництві пластмас і каучуків.

Полипропен. Полипропен є продукт полімеризації пропена:

Пропанон і пропеналь. Пропанон (ацетон) широко використовується як розчинник, а крім того, застосовується у виробництві пластмаси, відомої під назвою плексигласу (поліметилметакрилат). Пропанон отримують з (1-метилетил) бензолу або з пропан-2-ол. Останній отримують з пропена наступним чином:

Окислення пропена в присутності каталізатора з оксиду міді (II) при температурі 350 ° С призводить до отримання пропеналь (акрилового альдегіду): нафта переробка вуглеводень

Пропан-1,2,3-тріол. Пропан-2-ол, пероксид водню і пропеналь, одержувані в описаному вище процесі, можуть використовуватися для отримання пропан-1,2,3-триола (гліцерину):

Гліцерин застосовується у виробництві целофановою плівки.

Пропеннітріл (акрилонітрил). Це з'єднання використовується для отримання синтетичних волокон, каучуків і пластмас. Його отримують, пропускаючи суміш пропена, аміаку і повітря над поверхнею молибдатного каталізатора при температурі 450 ° С:

Метилбутил-1,3-дієн (Ізопрен). Його полімеризацією отримують синтетичні каучуки. Изопрен отримують за допомогою наступного багатостадійного процесу:

Епоксіпропан використовується для отримання поліуретанових пінопластів, поліефірів і синтетичних миючих засобів. Його синтезують наступним чином:

Бут-1-ен, бут-2-ен і буту-1,2-дієн використовуються для отримання синтетичних каучуків. Якщо в якості сировини для цього процесу використовуються бутени, їх спочатку перетворюють на бута-1,3-дієн шляхом дегідрування в присутності каталізатора - суміші оксиду хрому (Ш) з оксидом алюмінію:

5. 3 алкіни

Найважливішим представником ряду алкінів є Етін (ацетилен). Ацетилен має численні застосування, наприклад:

- як пальне в киснево-ацетиленових пальниках для різання і зварювання металів. При горінні ацетилену в чистому кисні в його полум'я розвивається температура до 3000 ° С;

- для отримання хлороетілена (вінілхлориду), хоча в даний час найважливішим сировиною для синтезу хлороетілена стає етилен (див. Вище).

- для отримання розчинника 1,1,2,2-тетрахлороетана.

5.4 арени

Бензол і метилбензол (толуолу) одержують у великих кількостях при переробці сирої нафти. Оскільки метилбензол отримують при цьому навіть в бльших кількостях, ніж необхідно, частина його перетворюють в бензол. З цією метою суміш метилбензола з воднем пропускають над поверхнею платинового каталізатора на носії з оксиду алюмінію при температурі 600 ° С під тиском:

Цей процес називається гидроалкилированием.

Бензол використовується в якості вихідної сировини для отримання ряду пластмас.

(1-метилетил) бензол (Кумол або 2-фенілпропана). Його використовують для отримання фенолу і пропанона (ацетону). Фенол застосовується для синтезу різних каучуків і пластмас. Нижче вказані три стадії процесу отримання фенолу.

Полі (фенілетілен) (Полістирол). Мономером цього полімеру є феніл-етилен (стирол). Його отримують з бензолу:

ГЛАВА 6. АНАЛІЗ СТАНУ НАФТОВОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ

Частка Росії в світовому видобутку мінеральної сировини залишається високою і становить на нафту 11.6%, по газу - 28.1, вугіллю - 12-14%. За обсягом розвіданих запасів мінеральної сировини Росія займає провідне становище в світі. При займаної території в 10% в надрах Росії зосереджено 12-13% світових запасів нафти, 35% - газу, 12% - вугілля. У структурі мінерально-сировинної бази країни більше 70% запасів припадає на ресурси паливно-енергетичного комплексу (нафта, газ, вугілля). Загальна вартість розвіданого і оціненого мінеральної сировини складає суму 28.5 трлн доларів, що на порядок перевершує вартість всієї приватизованою нерухомості Росії.

Таблиця 8 Паливно-енергетичний комплекс Російської Федерації

Паливно-енергетичний комплекс є опорою вітчизняної економіки: частка ПЕК в загальному обсязі експорту в 1996 р складе майже 40% (25 млрд дол.). Близько 35% всіх доходів федерального бюджету на 1996 г. (121 з 347 трлн руб.) Планується отримати за рахунок діяльності підприємств комплексу. Відчутна частка ПЕК в загальному обсязі товарної продукції, яку російські підприємства планують випустити в 1996 р З 968 трлн руб. товарної продукції (в діючих цінах) частка підприємств ПЕК складе майже 270 трлн руб., або більше 27% (табл. 8). ПЕК залишається найбільшим промисловим комплексом, що здійснюють капітальні вкладення (більше 71 трлн руб. В 1995 р) і привертає інвестиції (1.2 млрд дол. Тільки від Світового банку за два останні роки) в підприємства всіх своїх галузей.

Нафтова промисловість Російської Федерації протягом тривалого періоду розвивалася екстенсивно. Це досягалося за рахунок відкриття та введення в експлуатацію в 50-70-х роках великих високопродуктивних родовищ в Урало-Поволжя і Західного Сибіру, \u200b\u200bа також будівництвом нових і розширенням діючих нафтопереробних заводів. Висока продуктивність родовищ дозволила з мінімальними питомими капітальними вкладеннями і порівняно невеликими витратами матеріально-технічних ресурсів нарощувати видобуток нафти по 20-25 млн т в рік. Однак при цьому розробка родовищ велася неприпустимо високими темпами (від 6 до 12% відбору від початкових запасів), і всі ці роки в нафтовидобувних районах серйозно відставали інфраструктура та житлово-побутове будівництво. У 1988 р в Росії було видобуто максимальну кількість нафти і газового конденсату - 568.3 млн т, або 91% загальносоюзного видобутку нафти. Надра території Росії і прилеглих акваторій морів містять близько 90% розвіданих запасів нафти всіх республік, що входили раніше в СРСР. У всьому світі мінерально-сировинна база розвивається за схемою розширення відтворення. Тобто щорічно необхідно передавати промисловикам нових родовищ на 10-15% більше, ніж вони виробляють. Це необхідно для підтримки збалансованості структури виробництва, щоб промисловість не відчувала сировинного голоду. У роки реформ гостро постало питання інвестицій в геологорозвідку. На освоєння одного мільйона тонн нафти необхідні вкладення в розмірі від двох до п'яти мільйонів доларів США. Причому ці кошти дадуть віддачу лише через 3-5 років. Тим часом для заповнення падіння видобутку необхідно щороку освоювати 250-300 млн т нафти. За минулі п'ять років розвідано 324 родовища нафти і газу, введено в експлуатацію 70-80 родовищ. На геологію в 1995 р було витрачено лише 0.35% ВВП (в колишньому СРСР ці витрати були в три рази вище). На продукцію геологів - розвідані родовища - існує відкладений попит. Однак в 1995 р геологічну службу все ж вдалося зупинити падіння виробництва в своїй галузі. Обсяги глибокого розвідувального буріння в 1995 р зросли на 9% в порівнянні з 1994 р З 5.6 трлн рублів фінансування 1.5 трлн рублів геологи отримували централізовано. На 1996 р бюджет Роскомнедра становить 14 трлн рублів, з них 3 трлн - централізовані інвестиції. Це лише чверть вкладень колишнього СРСР у геологію Росії.

Сировинна база Росії за умови формування відповідних економічних умов розвитку геологорозвідувальних робіт може забезпечити на порівняно тривалий період рівні видобутку, необхідні для задоволення потреб країни в нафті. Слід враховувати, що в Російській Федерації після сімдесятих років не було відкрито жодного великого продуктивного родовища, а знову прирощується запаси за своїми кондиціям різко погіршуються. Так, наприклад, за геологічними умовами середній дебіт однієї нової свердловини в Тюменської області впав з 138 т в 1975 р до 10-12т в 1994 р, т. Е. Більш ніж в 10 разів. Значно зросли витрати фінансових і матеріально-технічних ресурсів на створення 1 т нової потужності. Стан розробки великих високопродуктивних родовищ характеризується виробленням запасів в обсягах 60-90% від початкових видобутих запасів, що зумовило природне падіння видобутку нафти.

У зв'язку з високою виработанностью великих високопродуктивних родовищ якість запасів змінилося в гіршу сторону, що вимагає залучення значно більших фінансових і матеріально-технічних ресурсів для їх освоєння. Через скорочення фінансування неприпустимо зменшилися обсяги геологорозвідувальних робіт, і як наслідок знизилися прирости запасів нафти. Якщо в 1986-1990 рр. по Західному Сибіру приріст запасів становив 4.88 млрд т, то в 1991-1995 рр. через зниження обсягів розвідувального буріння цей приріст знизився майже вдвічі і склав 2.8 млрд т. В умовах, що для забезпечення потреб країни навіть на найближчу перспективу потрібно прийняття державних заходів з нарощування сировинної оази.

Перехід до ринкових відносин диктує необхідність зміни підходів до встановлення економічних умов для функціонування підприємств, що відносяться до гірничодобувним галузям промисловості. У нафтовій галузі, яка характеризується невідновлюваних ресурсів коштовної мінеральної сировини - нафти, існуючі економічні підходи виключають з розробки значну частину запасів через неефективність їх освоєння за діючими економічними критеріями. Оцінки показують, що по окремим нафтовим компаніям з економічних причин не можуть бути залучені в господарський оборот від 160 до 1057 млн. т запасів нафти.

Нафтова промисловість, маючи значну забезпеченість балансовими запасами, в останні роки погіршує свою роботу. В середньому падіння видобутку нафти в рік за чинним фонду оцінюється в 20%. З цієї причини, щоб зберегти досягнутий рівень видобутку нафти в Росії, необхідно ввдіть нові потужності на 115-120 млн. Т в рік, для чого потрібно пробурити 62 млн. М експлуатаційних свердловин, а фактично в 1991 р пробурено 27.5 млн м, а в 1995 - 9.9 млн. м.

Відсутність коштів призвело до різкого скорочення обсягів промислового і гражданскоого будівництва, особливо в Західному Сибіру. Внаслідок цього відбулося зменшення робіт з облаштування нафтових родовищ, будівництва та реконструкції систем збору і транспорту нафти, будівництва житла, шкіл, лікарень та інших об'єктів, що стало однією з причин напруженої соціальної обстановки в нафтовидобувних регіонах. Програма будівництва об'єктів утилізації попутного газу була зірвана. В результаті в факелах спалюється щороку більше 10 млрд. М3 нафтового газу. Через неможливість реконструкції нафтопровідних систем на промислах постійно відбуваються численні пориви трубопроводів. Тільки в 1991 р з цієї причини втрачено понад 1 млн т нафти і завдано великої шкоди навколишньому середовищу. Скорочення замовлень на будівництво призвело до розпаду в Західного Сибіру потужних будівельних організацій.

Однією з основних причин кризового стану нафтової промисловості є також відсутність необхідного промислового устаткування і труб. В середньому дефіцит у забезпеченні галузі матеріально-технічними ресурсами перевищує 30%. За останні роки не створено жодної нової великої виробничої одиниці з випуску нафтопромислового обладнання, більш того, багато заводів цього профілю скоротили виробництво, а виділених коштів для валютних закупівель виявилося недостатньо.

Через погане матеріально-технічного забезпечення число простоюють експлуатаційних свердловин перевищило 25 тис. Од., У тому числі наднормативно простоюють - 12 тис. Од. По свердловинах, простойний наднормативно, щодоби втрачається близько 100 тис. Т нафти.

Гострою проблемою для подальшого розвитку нафтової промисловості залишається її слабка оснащеність високопродуктивною технікою і обладнанням для видобутку нафти і газу. До 1990 року в галузі половина технічних засобів мала знос понад 50%, тільки 14% машин і устаткування відповідало світовому рівню, потреба по основним видам продукції задовольнялася в середньому на 40-80%. Такий стан із забезпеченням галузі обладнанням стало наслідком слабкого розвитку нафтового машинобудування країни. Імпортні поставки в загальному обсязі обладнання досягли 20%, а за окремими видами доходять і до 40%. Закупівля труб досягає 40 - 50%.

...

подібні документи

Напрями застосування вуглеводнів, їх споживчі якості. Впровадження технології глибокої переробки вуглеводнів, їх застосування як холодильних агентів, робочого тіла датчиків елементарних частинок, для просочення тари і пакувальних матеріалів.

доповідь, доданий 07.07.2015


Види і склад газів, що утворюються при розкладанні вуглеводнів нафти в процесах її переробки. Використання установок для розділення граничних і ненасичених газів і мобільних газобензинових заводів. Промислове застосування газів переробки.

реферат, доданий 11.02.2014


Поняття нафтових попутних газів як суміші вуглеводнів, які виділяються внаслідок зниження тиску при підйомі нафти на поверхню Землі. Склад попутного нафтового газу, особливості його переробки і застосування, основні способи утилізації.

презентація, доданий 10.11.2015


характеристика сучасного стану нафтогазової промисловості Росії. Стадії процесу первинної переробки нафти і вторинна перегонка бензинової і дизельної фракції. Термічні процеси технології переробки нафти і технологія переробки газів.

контрольна робота, доданий 02.05.2011


Завдання нафтопереробної і нафтохімічної промисловості. Особливості розвитку нафтопереробної промисловості в світі. Хімічна природа, склад і фізичні властивості нафти і газоконденсату. Промислові установки первинної переробки нафти.

курс лекцій, доданий 31.10.2012


Значення процесу каталітичного риформінгу бензинів в сучасній нафтопереробці і нафтохімії. Методи виробництва ароматичних вуглеводнів риформингом на платинових каталізаторах в складі комплексів з переробки нафти і газового конденсату.

курсова робота, доданий 16.06.2015


Фізико-хімічна характеристика нафти. Первинні і вторинні процеси нафтопереробки, їх класифікація. Риформинг і гідроочищення нафти. Каталітичний крекінг і гідрокрекінг. Коксування і ізомеризація нафти. Екстракція ароматики як переробка нафти.

курсова робота, доданий 13.06.2012


Крива справжніх температур кипіння нафти і матеріальний баланс установки первинної переробки нафти. Потенційне зміст фракцій в Василівської нафти. Характеристика бензину первинної переробки нафти, термічного і каталітичного крекінгу.

лабораторна робота, доданий 14.11.2010


характеристика і організаційна структура ЗАТ "Павлодарський НХЗ". Процес підготовки нафти до переробки: її сортування, очистка від домішок, принципи первинної переробки нафти. Пристрій і дію ректифікаційних колон, їх типи, види підключення.

звіт по практиці, доданий 29.11.2009


Загальна характеристика нафти, визначення потенційного вмісту нафтопродуктів. Вибір і обгрунтування одного з варіантів переробки нафти, розрахунок матеріальних балансів технологічних установок і товарного балансу нафтопереробного заводу.

Основні джерела вуглеводнів - нафта, природний і попутний нафтовий гази, вугілля. Запаси їх не безмежні. За оцінками вчених, при сучасних темпах здобичі і потреблений їх вистачить: нафти - 30 - 90 років, газу - на 50 років, вугілля - на 300 років.

Нафта і її склад:

Нафто- масляниста рідина від світло - коричневого до темно - бурого, майже чорного кольору з характерним запахом, у воді не розчиняється, утворює на поверхні води плівку, що не пропускає повітря. Нафто- масляниста рідина світло-коричневого до темно -бурого, майже чорного кольору, з характерним запахом, у воді не розчиняється, утворює на поверхні води плівку, що не пропускає повітря. Нафта-це складна суміш насичених і ароматичних вуглеводнів, циклопарафинов, а також деяких органічних сполук, що містять гетероатоми - кисень, сірку, азот і тр. Яких тільки захоплених імен не давали люди нафти: і «Чорне золото», і «Кров землі». Нафта і справді заслуговує нашого захоплення і благородності.

За складом нафта буває: парафіновая- складається з алканів з прямою і розгалуженою ланцюгом; нафтенова - містить граничні циклічні вуглеводні; ароматична - включає в ароматичні вуглеводні (бензол і його гомологи). Незважаючи на складний компонентний склад, елементний склад нафт більш - менш однаковий: в середньому 82- 87% вуглеводнів, 11-14% водню, 2 6% др.елементов (кисень, сірка, азот).

Трохи історії .

У 1859 р В США, в штаті Пенсільванія 40-річний Едвін Дрейк за допомогою власного завзятості, грошей нафтової копанні і старого парового двигуна пробурив свердловину глибиною 22 метри і витягнув з неї першу нафту.

Пріоритет Дрейка як піонера в області буріння нафтових свердловин оскаржується, однак його ім'я все одно пов'язане з початком нафтової ери. Нафта виявили в багатьох частинах світу. Людство нарешті набуло в великій кількості чудове джерело штучного освітлення ....

Яке походження нафти?

У середовищі вчених домінували дві основні концепції: органічна і неорганічна. Відповідно до першої концепції, органічні залишки, захоронення в осадових породах, з плином часу розкладаються, перетворюючись в нафту, вугілля та природний газ; більш рухливі нафту і газ потім накопичуються у верхніх шарах осадових порід, що мають пори. Інші вчені стверджують, що нафта утворюється на «великих глибинах в мантії Землі».

Російський учений - хімік Д.І. Менделєєв був прихильником неорганічної концепції. У 1877 р Він запропонував мінеральну (карбідну) гіпотезу, згідно з якою виникнення нафти пов'язано з проникненням води в глиб Землі по розломах, де під впливом її на «вуглецеві метали» і виходять вуглеводні.

Якби була гіпотеза космічного походження нафти - з вуглеводнів, що містилися в газовій оболонці Землі ще під час її зоряного стану.

Природний газ-«блакитне золото».

Наша країна посідає перше місце в світі по запасом природного газу. Найважливіші родовища цього цінного палива знаходяться в Західному Сибіру (Уренгойське, Заполярне), в Волго - Уральському басейні (Вуктильское, Оренбурзьке), на Північному Кавказі (Ставропольське).

Для видобутку природного газу зазвичай застосовується фонтанний спосіб. Щоб газ почав надходити на поверхню, досить відкрити свердловину, пробурену в газоносному пласті.

Природний газ використовується без попереднього розподілу, тому що піддається очищенню ще до транспортування. З нього видаляють зокрема: механічні домішки, водяні пари, сірководень і ін. Агресивні компоненти ... ..А також більшу частину пропану, бутану і більш важких вуглеводнів. Що залишився практично чистий метан витрачається, по-перше, як паливо: висока теплота згоряння; екологічно; зручно добувати, транспортувати, спалювати, бо агрегатний стан-газ.

По-друге, метан стає сировиною для отримання ацетилену, сажі і водню; для виробництва ненасичених вуглеводнів, в першу чергу етилену і пропилену; для органічного синтезу: метилового спирту, формальдегіду, ацетону, оцтової кислоти і багато іншого.

Попутний нафтовий газ

Попутний нафтовий газ за своїм походженням теж є природним газом. Особливу назву він отримав тому, що знаходиться в покладах разом з нафтою - він розчинений в ній. Під час вилучення нафти на поверхню він внаслідок різкого падіння тиску відділяється від неї. Росія займає одне з перших місць за запасами попутного газу і його видобутку.

Склад попутного нафтового газу відрізняється від природного газу- в ньому набагато більше етану, пропану, бутану і ін. Вуглеводнів. Крім того, до його складу входять такі рідкісні на Землі гази, як аргон і гелій.

Попутний нафтовий газ - цінна хімічна сировина, з нього можна отримати більше речовин, ніж з природного газу. Витягають для хімічної переробки та індивідуальні вуглеводні: етан, пропан, бутан і ін. З них отримують ненасичені вуглеводні реакцією дегідрування.

Кам'яне вугілля

Запаси кам'яного вугілля в природі значно перевищую запаси нафти і газу. Вугілля- складна суміш речовин, що складається з різних сполук вуглецю, водню, кисню, азоту та сірки. До складу вугілля входять такі мінеральні речовини містять сполуки багатьох ін. Елементів.

Кам'яне вугілля мають склад: вуглець до 98%, водень до 6%, азот, сірка, кисень до 10%. Але в природі бувають ще і буре вугілля. Їх склад: вуглець до 75%, водень до 6%, азот, кисень до 30%.

Основний спосіб переробки углей- піроліз (кокосованіе) - розкладання органічних речовин без доступу повітря при високій температурі (близько 1000 С). При цьому виходять такі продукти: кокс (штучне тверде паливо підвищеної міцності, широко використовується в металургії); кам'яновугільна смола (використовується в хімічній галузі промисловості); кокосовий газ (використовується в хімічній галузі промисловості і в якості палива.)

коксовий газ

Леткі сполуки (коксовий газ), що утворюються при термічному розкладанні кам'яного вугілля, надходять до загального збірник. Тут коксовий газ охолоджують і пропускають через електрофільтри для відділення кам'яновугільної смоли. У газозбірнику одночасно зі смолою конденсується і вода, в якій розчиняються аміак, сірководень, фенол та ін. Речовини. З Несконденсировавшиеся коксового газу виділяють водень для різних синтезів.

Після перегонки кам'яновугільної смоли залишається тверда речовина - пек, яке використовується для приготування електродів і покрівельного толю.

Переробка нафти

Переробка нафти, або ректифікація, - це процес термічного поділу нафти і нафти продуктів на фракції по температурі кипіння.

Перегонка- це фізичний процес.

Існує два методи переробки нафти: фізичний (первинна переробка) і хімічний (вторинна переробка).

Первинну переробку нафти здійснює в ректіфікакціонной колонне- апараті для розділення рідких сумішей речовин, що розрізняються за температурою кипіння.

Фракції нафти і основні області їх використання:

Бензин- автомобільна паливо;

Керосін- авіаційне паливо;

Лігроін- виробництво пластмас, сировина для вторинної переробки;

Газойль- дизельне і котельне паливо, сировину для вторинної переробки;

Мазут- заводське паливо, парафіни, мастила, бітуми.

Способи очищення від нафтових плям :

1) Поглощеніе- Всім вам відомі солома і торф. Вони поглинають нафту, після чого можна акуратно зібрати і вивезти з подальшим знищенням. Цей метод годиться лише в умовах штилю і тільки для не великих плям. Спосіб дуже популярний останнім часом через свою дешевизну і високої ефективності.

Підсумок: Метод дешевий, залежний від зовнішніх умов.

2) Самоліквідація:-цей метод застосовують в тому випадку, якщо нафта розлита далеко від берегів і пляма невелике (в цьому випадки пляма краще зовсім не чіпати). Поступово воно розчинитися у воді і частково випарується. Іноді нафту не зникає і через кілька років, дрібні плями досягають узбережжя у вигляді шматочків слизькій смоли.

Підсумок: не використовується хімічні препарати; нафту тримається на поверхні тривалий час.

3) Біологічна: Технологія, в основі якої лежить використання мікроорганізмів, здатних окисляти вуглеводні.

Підсумок: мінімальний збиток; видалення нафти з поверхні, але метод трудомісткий і тривалий.