Доклад: Нефть, ее свойства. Химия нефть реферат


Реферат - Нефть, ее свойства

ВВЕДЕНИЕ

Бурный научно-технический прогресс и высокие темпы развития различных отраслей науки и мирового хозяйства в XIX – XX вв. привели к резкому увеличению потребления различных полезных ископаемых, особое место среди которых заняла нефть.

Нефть начали добывать на берегу Евфрата за 6 – 4 тыс. лет до нашей эры. Использовалась она и в качестве лекарства. Древние египтяне использовали асфальт (окисленную нефть) для бальзамирования. Нефтяные битумы использовались для приготовления строительных растворов. Нефть входила в состав «греческого огня». В средние века нефть использовалась для освещения в ряде городов на Ближнем Востоке, Южной Италии и др. В начале XIX в. в России, а в середине XIX в. в Америке из нефти путем возгонки был получен керосин. Он использовался в лампах. До середины XIX в. нефть добывалась в небольших количествах из глубоких колодцев вблизи естественных выходов ее на поверхность. Изобретение парового, а затем дизельного и бензинового двигателя привело к бурному развитию нефтедобывающей промышленности.

Нефть – это маслянистая горючая жидкость, обладающая специфическим запахом, обычно коричневого цвета с зеленоватым или другим оттенком, иногда почти черная, очень редко бесцветная.

ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И СОЕДИНЕНИЯ В НЕФТЯХ

Нефти состоят главным образом из углерода – 79,5 – 87,5 % и водорода – 11,0 – 14,5 % от массы нефти. Кроме них в нефтях присутствуют еще три элемента – сера, кислород и азот. Их общее количество обычно составляет 0,5 – 8 %. В незначительных концентрациях в нефтях встречаются элементы: ванадий, никель, железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, бор, мышьяк, калий и др. Их общее содержание не превышает 0,02 – 0,03 % от массы нефти. Указанные элементы образуют органические и неорганические соединения, из которых состоят нефти. Кислород и азот находятся в нефтях только в связанном состоянии. Сера может встречаться в свободном состоянии или входить в состав сероводорода.

Углеводородные соединения

В состав нефти входит около 425 углеводородных соединений.

Нефть в природных условиях состоит из смеси метановых, нафтеновых и ароматических углеводородов. По углеводородному составу все нефти подразделяются на: 1) метаново-нафтеновые, 2) нафтеново-метановые, 3) ароматическо-нафтеновые, 4) нафтеново-ароматические, 5) ароматическо-метановые, 6) метаново-ароматические и 7) метаново-ароматическо-нафтеновые. Первым в этой классификации ставится название углеводорода, содержание которого в составе нефти меньше.

В нефти также содержится некоторое количество твердых и газообразных растворенных углеводородов. Количество природного газа в кубометрах, растворенного в 1 т нефти в пластовых условиях, называется газовым фактором.

В нефтяных (попутных) газах кроме метана и его газообразных гомологов содержатся пары пентана, гексана и гептана.

Гетеросоединения

Наряду с углеводородами в нефтях присутствуют химические соединения других классов. Обычно все эти классы объединяют в одну группу гетеросоединений (греч. «гетерос» – другой).

В нефтях также обнаружено более 380 сложных гетеросоединений, в которых

к углеводородным ядрам присоединены такие элементы, как сера, азот и

кислород. Большинство из указанных соединений относится к классу сернистых

соединений – меркаптанов. Это очень слабые кислоты с неприятным запахом. С металлами они образуют солеобразные соединения – меркаптиды. В нефтях

меркаптаны представляют собой соединения, в которых к углеводородным

радикалам присоединена группа SH.

Рис. 1. Метилмеркаптан.

Меркаптаны разъедают трубы и другое металлическое оборудование буровых установок.

Главную массу неуглеводородных соединений в нефтях составляют асфальтово-смолистые компоненты. Это темно-окрашенные вещества, содержащие помимо углерода и водорода кислород, азот и серу. Они представлены смолами и асфальтенами. Смолистые вещества заключают около 93% кислорода в нефтях. Кислород в нефтях встречается в связанном состоянии также в составе нафтеновых кислот (около 6%) – , фенолов (не более 1%) – , а также жирных кислот и их производных – (Р). Содержание азота в нефтях не превышает 1%. Основная его масса содержится в смолах. Содержание смол в нефтях может достигать 60% от массы нефти, асфальтенов – 16%.

Асфальтены представляют собой черное твердое вещество. По составу они сходны со смолами, но характеризуются иными соотношениями элементов. Они отличаются большим содержанием железа, ванадия, никеля и др. Если смолы растворяются в жидких углеводородах всех групп, то асфальтены нерастворимы в метановых углеводородах, частично растворимы в нафтеновых и лучше растворяются в ароматических. В “белых” нефтях смолы содержатся в малых количествах, а асфальтены вообще отсутствуют.

ПРОИЗВОДНЫЕ НЕФТЕЙ

В 1888 г. предложено называть все горючие ископаемые каустобиолитами. Они подразделяются на две группы: угли и битумы. К битумам (лат. “битумен” – смола) отнесли нефть и горючие газы, а также твердые вещества, родственные нефтям. При классификации производных нефти выделяют две ветви. Одна из них объединяет последовательные продукты изменения нефтей с нафтеновым основанием – минералы асфальтового ряда. Ко второй ветви относятся продукты изменения нефтей с парафиновым основанием – минералы парафинового ряда.

Продукты изменения нефтей с нафтеновым основанием подразделяют на три группы: группу асфальтов, группу асфальтитов и группу керитов. К первой группе относятся мальты и асфальты. Мальты – это черные, очень густые смолистые нефти. Они богаты серой и кислородом. Асфальты представляют собой буро-черные или черные вязкие, слегка эластичные или твердые аморфные вещества. Асфальтиты отличаются от асфальтов большей твердостью, хрупкостью и большей обогащенностью смолисто-асфальтовыми компонентами. Мальты, асфальты и асфальтиты полностью растворяются в органических растворителях. В отличие от них кериты (нефтяные угли) не плавятся и не растворяются в органических растворителях.

Основными продуктами изменения нефтей с парафиновым основанием являются озокериты. Это – воскообразные вещества плотностью меньше единицы. Они хорошо растворяются в бензине, бензоле, скипидаре и сероуглероде. Они легко воспламеняются и горят ярким коптящим пламенем. Озокерит – это смесь алканов от до . Вторичные компоненты представлены маслами, смолами и асфальтенами.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ

Главнейшим свойством нефти, принесшим им мировую славу исключительных энергоносителей, является их способность выделять при сгорании значительное количество теплоты. Нефть и ее производные обладают наивысшей среди всех видов топлив теплотой сгорания. Теплота сгорания нефти – 41 МДж/кг, бензина – 42 МДж/кг. Важным показателем для нефти является температура кипения, которая зависит от строения входящих в состав нефти углеводородов и колеблется от 50 до 550°С.

Нефть, как и любая жидкость, при определенной температуре закипает и переходит в газообразное состояние. Различные компоненты нефти переходят в газообразное состояние при различной температуре. Так, температура кипения метана –161,5°С, этана –88°С, бутана 0,5°С, пентана 36,1°С. Легкие нефти кипят при 50–100°С, тяжелые – при температуре более 100°С.

Различие температур кипения углеводородов используется для разделения нефти на температурные фракции. При нагревании нефти до 180–200°С выкипают углеводороды бензиновой фракции, при 200–250°С – лигроиновой, при 250–315°С – керосиново-газойлевой и при 315–350°С – масляной. Остаток представлен гудроном. В состав бензиновой и лигроиновой фракций входят углеводороды, содержащие 6–10 атомов углерода. Керосиновая фракция состоит из углеводородов с , газойлевая – и т.д.

Важным является свойство нефтей растворять углеводородные газы. В 1 м3 нефти может раствориться до 400 м3 горючих газов. Большое значение имеет выяснение условий растворения нефти и природных газов в воде. Нефтяные углеводороды растворяются в воде крайне незначительно. Нефти различаются по плотности. Плотность нефти, измеренной при 20°С, отнесенной к плотности воды, измеренной при 4°С, называется относительной. Нефти с относительной плотностью 0,85 называются легкими, с относительной плотностью от 0,85 до 0,90 – средними, а с относительной плотностью свыше 0,90 – тяжелыми. В тяжелых нефтях содержатся в основном циклические углеводороды. Цвет нефти зависит от ее плотности: светлые нефти обладают меньшей плотностью, чем темные. А чем больше в нефти смол и асфальтенов, тем выше ее плотность. При добыче нефти важно знать ее вязкость. Различают динамическую и кинематическую вязкость. Динамической вязкостью называется внутреннее сопротивление отдельных частиц жидкости движению общего потока. У легких нефтей вязкость меньше, чем у тяжелых. При добыче и дальнейшей транспортировке тяжелые нефти подогревают. Кинематической вязкостью называется отношение динамической вязкости к плотности среды. Большое значение имеет знание поверхностного натяжения нефти. При соприкосновении нефти и воды между ними возникает поверхность типа упругой мембраны. Капиллярные явления используются при добыче нефти. Силы взаимодействия воды с горной породой больше, чем у нефти. Поэтому вода способна вытеснить нефть из мелких трещин в более крупные. Для увеличения нефтеотдачи пластов используются специальные поверхностно-активные вещества (ПАВ). Нефти имеют неодинаковые оптические свойства. Под действием ультрафиолетовых лучей нефть способна светиться. При этом легкие нефти светятся голубым светом, тяжелые – бурым и желто-бурым. Это используется при поиске нефти. Нефть является диэлектриком и имеет высокое удельное сопротивление. На этом основаны электрометрические методы установления в разрезе, вскрытом буровой скважиной, нефтеносных пластов.

ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТЕЙ

Существуют две теории происхождения нефти: биогенная и абиогенная. Сторонники первой – органики – считают, что нефть образовалась в осадочном чехле земной коры в результате глубокого преобразования животных и растительных организмов, живших миллионы лет назад. Другие – неорганики – доказывают, что нефть образовались в мантии земли неорганическим путем. Ответ на этот вопрос даст ответ на другой вопрос: в каких конкретных точках образуется нефть?

ОРГАНИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ

Органическая концепция начинает развиваться после создания работы М. В. Ломоносова о нефти. Он писал: «Увериться можем о происхождении сих горючих подземных материй из растущих вещей их легкостью». Сторонники органической концепции также спорили о том, что явилось исходным веществом для нефти: растения или животные? Победили те, кто утверждал: и растения, и животные. Другим предметом спора было место залегания нефти. Одни ученые считали, что нефть залегает там же, где и образовалась, другие, что нефть образовалась в одном месте, а скопилась в другом. Победила вторая точка зрения.

Органическая концепция в своем развитии опирается на геологические наблюдения. Так, 99,9% известных скоплений нефти приурочено к осадочным толщам. Поэтому ученые считают, что нефть является продуктом процесса осадонакопления. Было установлено, что залежи нефти находятся в линзах проницаемых пород, окруженных непроницаемыми породами.

Интересными оказались результаты исследования осадочных пород. Так, в глине в 2–4 раза больше органического вещества, чем в песке. Данное органическое вещество (ОВ) подразделяется на три фракции: битумоиды, гуминовые кислоты и кероген. Битумоиды сходны по составу с нефтями в залежах. Они составляют до 10–15 % ОВ. Битумоиды на 5–55 % состоят из углеводородов. Поэтому чем больше углеводородов в осадке, тем богаче эти породы битумоидами. ОВ состоит на 15–20 % из гуминовых кислот. Нерастворимое осадочное органическое вещество называется керогеном. Кероген сходен по составу с бурым углем. ОВ состоит на 70–80 % из него.

Битумоиды рассеянного ОВ подобны липоидам – жирам, состоящим из длинным углеродных цепей. Отсюда сделан вывод: липоиды, синтезируемые организмами, являются источником битумоидов в осадках. В настоящее время можно считать доказанной возможность образования углеводородов из липоидов, белков и углеводов. Липоиды по своему химическому составу стоят ближе всего к соединениям, входящим в состав нефти. Некоторые ученые полагают, что уже само механическое накопление углеводородов, попадающих из живого вещества в осадок, может привести к образованию нефти. На процесс происхождения нефти также влияют горные породы. Так, алюмосиликаты, из которых состоит глина, являются катализаторами в процессе образования нефти. И именно в глинистых породах происходит преобразование рассеянного ОВ.

С позиций современной органической позиции нефть образуется следующим образом.

Моря и озера населены планктоном. После его отмирания остатки растений и животных организмов падают на дно, образуя толстый слой ила. После этого начинается биохимическая стадия образования нефти. Микроорганизмы при ограниченном доступе кислорода перерабатывают белки, углеводы и т.д. При ютом образуются метан, углекислый газ, вода и немного углеводородов. Данная стадия происходит в нескольких метрах от дна моря. Затем осадок уплотняется: происходит диагенез. Начинаются химические реакции между веществами под действием температуры и давления. Сложные вещества разлагаются на более простые. Биохимические процессы затухают. С увеличением глубины растет содержание рассеянной нефти. Так, на глубине до 1,5 км идет газообразование, на интервале 1,5–8,5 км идет образование жидких углеводородов – микронефти – при температуре от 60 до 160°С. А на больших глубинах при температуре 150 –200°С образуется метан. По мере уплотнения илов микронефть выжимается в вышележащие песчаники. Это процесс первичной миграции. Затем под влиянием различных сил микронефть перемещается вверх по наклону. Это вторичная миграция, которая является периодом формирования самого месторождения.

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ

Существует несколько вариантов концепции неорганического происхождения нефти.

Наиболее последовательной является минеральная (карбидная) гипотеза Менделеева. Менделеев доказывает, что при образовании нефти главным остатком разложения является уголь, а в Пенсильвании и Канаде нефть встречается в девонских и силурийских пластах, угля не заключающих. Из животного жира нефть также не могла произойти, так как они бы дали много азотистых соединений, которых мало в нефти. Причем запасы нефти огромны, и для их образования потребовалось бы много жиров. Менделеев полагает, что вода, проникая глубоко в землю и встречая там углеродистое железо, реагирует с ним и дает окислы и углеводороды (пары нефти). Они поднимались до холодных слоев и давали нефть и, если не было бы препятствий, поднимались бы на поверхность. Сторонники органической концепции признают, что Менделеевым «впервые серьезно и научно был поставлен вопрос о генезисе нефти».

В 1950 г. профессор Кудрявцев выдвинул магматическую гипотезу образования нефти. Кудрявцев считает, что в мантии Земли при высокой температуре образуются углеводородные радикалы СН, СН2 и СН3. Вследствие перепада давления они перемещаются ближе к земной поверхности. В результате понижения температуры радикалы реагируют между собой и с водородом, образуя большое количество простых и сложных углеводородов. К ним примешиваются углеводороды, полученные из окиси углерода и водорода. Дальнейшее движение углеводородов, обусловленное огромным перепадом давлений и разностью давлений нефти и воды, происходит по заполненным водой трещинам и приводит их на поверхность или в ловушки (часть природного резервуара, в которой может установиться равновесие между газом, нефтью и водой).

Существует и космическая гипотеза неорганического происхождения нефти. Согласно данной гипотезе, Земля при остывании и формировании ее как планеты захватила водород из первичной газовой материи. Этот водород, перемещаясь по глубинным разломам на поверхность, вступает в реакцию с углеродом жидкой магмы и образует нефтяные углеводороды.

Неорганическая концепция, так же как и органическая, опирается на наблюдения. Так, известно около 30 залежей нефти, приуроченных к изверженным и метаморфическим породам. Подсчитано, что ежегодно вулканы выбрасывают около 3,3´105 т углеводородов.

Для доказательства карбидной теории на чугун действовали соляной и серной кислотами, и был получен водород и смесь углеводородов, имеющих запах нефти.

* * *

В настоящее время господствующей является органическая концепция. Она отличается большей стройностью, зрелостью и завершенностью суждений. В рамках неорганической концепции существует несколько гипотез, подчас взаимоисключающих друг друга.

ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ

Нефть, получаемая непосредственно из скважин, называется сырой. В различных отраслях народного хозяйства применяются как сырая нефть, так и различные продукты, получаемые из нее в результате переработки.

В настоящее время из нефти путем сложной многоступенчатой переработки извлекается много составных частей.

В процессе первичной переработки из нефти удаляют пластовую воду и неорганические вещества. Перед перегонкой в ректификационной колонне нефть нагревают до 350°С, перед этим отогнав из нефти летучие углеводороды. Первыми переходят в парообразное состояние и отгоняются углеводороды с небольшим количеством атомов углерода. С повышением температуры смеси перегоняются углеводороды с более высокой температурой кипения. При такой перегонке получают следующие фракции (смесь жидкостей с близкими температурами кипения, полученная в результате первичной перегонки) .

1. Газолиновая фракция, собираемая от 40 до 200°С, содержит углеводороды от до ; при дальнейшей перегонке получают газолин, бензин и т.д.

2. Лигроиновая фракция, собираемая в пределах от 150 до 250°С, содержит углеводороды от до ; лигроин применяется как горючее для тракторов.

3. Керосиновая фракция, собираемая от 180 до 300°С, содержит углеводороды от до ; керосин после очистки используется как горючее для тракторов, реактивных самолетов и ракет.

4. Газойлевая фракция, собираемая свыше 275°С; газойль – дизельное топливо – используется в дизельных двигателях.

5. Остаток после перегонки нефти – мазут. Мазут – это масло, состоящее из углеводородов, содержащих до сорока атомов углерода. Температура кипения мазута – свыше 350°С. При его повторной перегонке получают смазочные масла, парафиновый воск и асфальт (битум). Смазочные масла – смесь нелетучих жидкостей, полученных при перегонке мазута в вакууме. Парафиновый воск – мягкое твердое вещество, которое отделяют от смазочного масла после перегонки мазута в вакууме. Битум – жидкость, которая остается после перегонки мазута в вакууме. Это деготь, черное, полутвердое при температуре 20°С вещество.

Главный недостаток перегонки нефти – малый выход бензина (не более 20%). Его выход можно увеличить с помощью крекинга и риформинга. Крекинг – это реакция, при которой разрываются длинные цепи алканов и образуются более легкие алканы и алкены. Риформингом называется процесс облагораживания бензина, в котором бензин получается из легких фракций путем разрыва прямой цепи молекул алканов и преобразования их в молекулы с разветвленными цепями. Крекинг проводится при высокой температуре (термический крекинг) или в присутствии катализатора (каталитический крекинг). Бензин, полученный с помощью каталитического крекинга, обладает большей детонационной стойкостью, потому что в нем содержится большое количество разветвленных углеводородов. Такой бензин более устойчив при хранении. Качество бензина определяется по его октановому числу. Оно изменяется от 0 до 100 и увеличивается при использовании антидетонаторов, например, тетраэтилсвинец .

При температуре 700°С и выше происходит пиролиз нефти – разложение органических веществ без доступа воздуха. Главными продуктами пиролиза являются непредельные газообразные (этилен, ацетилен) и ароматические (толуол, бензол и др.) углеводороды.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ

В настоящее время из нефти получают тысячи продуктов. Основными группами являются жидкое топливо, газообразное топливо, твердое топливо (нефтяной кокс), смазочные и специальные масла, парафины и церезины, битумы, ароматические соединения, сажа, ацетилен, этилен, нефтяные кислоты и их соли, высшие спирты и т.д.

Наибольшее применение продукты переработки нефти находят в топливно-энергетической отрасли. Например, мазут обладает почти в полтора раза более высокой теплотой сгорания по сравнению с лучшими углями. Он занимает мало места при сгорании и не дает твердых остатков при горении. Замена твердых видов топлива мазутом на ТЭС, заводах и на железнодорожном и водном транспорте дает огромную экономию средств, способствует быстрому развитию основных отраслей промышленности и транспорта.

Энергетическое направление в использовании нефти до сих пор остается главным во всем мире. Доля нефти в мировом энергобалансе составляет более 46%.

Однако в последние годы продукты переработки нефти все шире используются как сырье для химической промышленности. Около 8% добываемой нефти потребляются в качестве сырья для современной химии. Например, этиловый спирт применяется примерно в 150 отраслях производства. В химической промышленности применяются формальдегид (HCHO), пластмассы, синтетические волокна, синтетический каучук, аммиак, этиловый спирт и т.д.

Продукты переработки нефти применяются и в сельском хозяйстве. Здесь используются стимуляторы роста, протравители семян, ядохимикаты, азотные удобрения, мочевина, пленки для парников и т.д. В машиностроении и металлургии применяются универсальные клеи, детали и части аппаратов из пластмасс, смазочные масла и др. Широкое применение нашел нефтяной кокс, как анодная масса при электровыплавке. Прессованная сажа идет на огнестойкие обкладки в печах. В пищевой промышленности применяются полиэтиленовые упаковки, пищевые кислоты, консервирующие средства, парафин, производятся белково-витаминные концентраты, исходным сырьем для которых служат метиловый и этиловый спирты и метан. В фармацевтической и парфюрмерной промышленности из производных переработки нефти изготовляют нашатырный спирт, хлороформ, формалин, аспирин, вазелин и др. Производные нефтесинтеза находят широкое применение и в деревообрабатывающей, текстильной, кожевенно-обувной и строительной промышленности.

Химизация нефти позволила сократить расходы пищевых продуктов на технические цели.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Нефть (и газ) останутся в ближайшем будущем основой обеспечения энергией народного хозяйства и сырьем нефтегазохимической промышленности. Здесь будет многое зависеть от успехов в области поисков, разведки и разработки нефтяных (и газовых) месторождений. Но ресурсы нефти (и газа) в природе ограничены. Бурное наращивание в течение последних десятилетий их добычи привело к относительному истощению наиболее крупных и благоприятно расположенных месторождений.

В проблеме рационального использования нефти (и газа) большое значение имеет повышение коэффициента их полезного использования. Одно из основных направлений здесь предполагает углубление уровня переработки нефти в целях обеспечения потребности страны в светлых нефтепродуктах и нефтехимическом сырье. Другим эффективным направлением является снижение удельного расхода топлива на производство тепловой и электрической энергии, а также повсеместное снижение удельного расхода электрической и тепловой энергии во всех звеньях народного хозяйства.

Использованная литература:

1) Судо М. М. Нефть и горючие газы в современном мире. – М.: Недра, 1984.

2) Химия. Школьный иллюстрированный справочник. – М.: Росмэн, 1995.

3)Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Органическая химия: учебник для 10 кл. сред. шк. – М.: Просвещение, 1991.

www.ronl.ru

Реферат - Нефть - Химия

 

 

РЕФЕРАТ ПО ХИМИИ

НА ТЕМУ: «Нефть»

Выполнил:Дорошенко Андрей 10 «б»

Руководитель:Михайлова Л.И.

Санкт-Петербург

2003 г.

     

План:

1.<span Times New Roman"">                

Происхождениенефти

2.<span Times New Roman"">                

Переработканефти

2.1<span Times New Roman"">             

Перегонканефти

2.2<span Times New Roman"">             

Крекинг             Происхождение нефти

 Вопросы об исходном веществе, из которогообразовалась нефть, о процессах нефтеобразования и формирования нефти вконцентрированную залежь, а отдельных залежей в месторождения до сего времениещё не являются окончательно решёнными. Существует ряд мнений как об исходныхдля нефти веществах, так и о причинах и процессах, обусловливающих еёобразование. В последние годы благодаря трудам главным образом советскихгеологов, химиков, биологов, физиков и исследователей других специальностей  удалось выяснить основные закономерности впроцессах нефтеобразования. В настоящее время установили, чтонефть органическогопроисхождения, т.е. она, как и уголь, возникла в результате преобразованияорганических веществ.

 Ранее выдвигались и другие теории образованиянефти.

 В конце XIX в., когда в астрономии ифизике получило развитие применение спектральных методов исследования и вспектрах различных космических тел были обнаружены не только углерод и водород,но и углеводороды, русский геолог Н. А. Соколов выдвинул космическую гипотезуобразования нефти. Он предполагал, что когда земля была в огненно-жидкомсостоянии, то углеводороды из газовой оболочки проникли в массу земного шара, а впоследствии при остываниивыделились на его поверхности. Эта гипотеза не объясняет ни географического, нигеологического распределения нефтяных месторождений…

 В конце XIXв. Д. И. Менделеевым,обратившим внимание на приуроченность известных тогда месторождений нефти ккраевым частям гор, была выдвинута теория неорганического происхождения нефти.Предполагалось, что углеводороды, образующиеся при действии воды на раскалённыекарбиды металлов, проходили по  трещинамиз глубоких слоёв в зону осадочной оболочки земного шара, где путём их конденсациии гидрогенизации образовались нефтяные месторождения.

 Эта теория образования нефти не получилапризнания среди геологов и химиков. Трудно представить себе образование нефтипутём действия на карбиды металлов воды океанов, просочившейся в глубину землипо  трещинам земной коры, так как эти трещиныне могут идти так глубоко.

 Кроме того, наличие в земной коре большихзалежей карбидов железа, до которых может проникнуть вода океанов, оченьсомнительно.

 Количество металлического железа (а не егоокислов), которое может попасть из очень глубоких зон на поверхность твёрдойкоры, ничтожно. Окислы железа содержать карбиды металлов не могут. Вероятностьже наличия карбидов металлов в самом металлическом железе также крайненезначительна.

 Все приведённые выше соображения говорят отом, что в наружной оболочке космического типа при наличии окислительнойобстановки не приходится ожидать образования и сохранения карбидов железа идругих металлов в сколько-нибудь значительных количествах…

 М. В. Ломоносов первый указал на связь междугорючими полезными ископаемыми — углём и нефтью и выдвинул впервые в мире всередине XVIIIв. гипотезу о происхождении нефти из растительныхостатков.

 Академик В. И. Вернадский обратил внимание наналичие в нефти азотистых соединений, встречающихся в органическом мире.

 Предшественники академика И. М. Губкина,русские геологи Андрусов и Михайловский также считали, что на Кавказе нефтьобразовалась из органического материала. По мнению И. М. Губкина, родина нефти находится в области древнихмелководных морей, лагун и заливов. Он считал, что уголь и нефть – члены одногои того же генетического ряда горючих ископаемых.

 Уголь образуется в болотах и пресноводныхводоёмах, как правило, из высших растений. Нефть получается главным образом изнизших растений и животных, но в других условиях.

 Нефть постепенно образовывалась в толщеразличных по  возрасту осадочных пород,начиная от наиболее древних осадочных пород – кембрийских, возникших 600 млн.лет назад, до сравнительно молодых – третичных слоёв, сложившихся 50 млн. летназад.

 Накопление органическогоматериала для будущего образования нефти происходило в прибрежной полосе, взоне борьбы между сушей и морем…

 По вопросу об исходном материале существовали разные мнения. Некоторыеучёные полагали, что нефть возникла из жиров погибших животных (рыбы, планктони др.), другие считали, что главную роль играли белки, третьи придавали большоезначение углеводам. Теперь доказано, что нефть может образоваться из жиров,белков и углеводов, т.е. из всей суммы органических веществ.

 И. М. Губкин дал критическийанализ проблемы происхождения нефти и разделил органические теории на тригруппы: теории, где преобладающая роль в образовании нефти отводится погибшимживотным; теории, где преобладающая роль отводится погибшим растениям, и,наконец, теории смешанного животно-растительного происхождения нефти.

 Последняя теория, детально разработанная И. М.Губкиным, носит название сапропелитовой от слова “сапропель”–глинистый ил – и является господствующей. В природе широко распространеныразличные виды сапропелитов.

Различиев исходном органическом веществе является одной из причин существующегоразнообразия нефтей. Другими причинами являются различие температурных условийвмещающих пород, присутствие катализаторов и др., а также последующие преобразованияпород, в которых заключена нефть…

 В СССР были проведены исследования, врезультате которых удалось установить роль микроорганизмов в образовании нефти.Т. Л. Гинзбург-Карагичева, открывшая присутствие в нефти разнообразнейшихмикроорганизмов, привела в своих исследованиях много новых, интересныхсведений.

 Она установила, что в нефтях, ранеесчитавшихся ядом для бактерий, на больших глубинах идёт кипучая жизнь, непрекращавшаяся миллионы лет подряд.

 Целый ряд бактерий живёт в нефти и питаетсяею, меняя, таким образом, химический состав нефти. Академик И. М. Губкин всвоей теории нефтеобразования придавал этому открытию большое значение.Гинзбург-Карагичевой установлено, что бактерии нефтяных пластов превращаютразличные органические продукты вбитуминозные.

 Под действием ряда бактерий происходитразложение органических веществ и выделяется водород, необходимый дляпревращения органического материала в нефть…

 Академиком Н. Д. Зелинским, профессором В. А.Соколовым и рядом других исследователей большое значение в процессенефтеобразования придавалось радиоактивным элементам. Действительно, доказано,что органические вещества под действием альфа-лучей распадаются быстрее и приэтом образуются метан и ряд нефтяных углеводородов.

 Академик Н. Д. Зелинский и его ученикиустановили, что большую роль в процессе нефтеобразования играют катализаторы.

 В более поздних работах академик Зелинскийдоказал, что входящие в состав животных и растительных остатков пальмитовая,стеариновая и другие кислоты при воздействии хлористогоалюминия в условияхсравнительно невысоких температур (150-400о) образуют продукты,по  химическому составу, физическимсвойствам и внешнему виду похожие на нефть. Профессор А. В. Фрост установил,что вместо хлористого алюминия – катализатора, отсутствующего в природе, — егороль в процессе нефтеобразования играют обыкновенные глины, глинистыеизвестняки и другие породы, содержащие глинистыеминералы.

                     Переработка нефти

                           Перегонка нефти

 Как только вода в чайникезакипит, из чайника со свистом начнёт вылетать пар. Если теперь подставитьчайник к окну, то пар тотчас же начнёт конденсироваться на стекле и со стекластанут падать капли дистиллированной, или перегнанной воды. Перегонка нефтиоснована на том же принципе – сначала нефть испаряется, а затем пары еёконденсируют с разделением на погоны – бензиновые, керосиновые и т.д.

 Секрет получения светлых продуктов из чёрнойнефти человек разгадал очень давно. Ещё при Петре Первом пользовались очищеннойнефтью.

 Первый завод для очисткинефти был построен в России на Ухтинском нефтяном промысле. Это было в 1745г.,в период царствования Елизаветы Петровны. В Петербурге и в Москве тогда дляосвещения пользовались свечами, а в малых городах и деревнях – лучинами. Но ужеи тогда во многих церквях горели “неугасимые”лампады.В лампады наливалось гарное масло, которое было не чем иным, как смесьюочищенной нефти с растительным маслом.

 Купец Набатов был единственным поставщикомочищенной нефти для соборов и монастырей.

 В конце XVIIIстолетия была изобретеналампа.

 С появлением ламп увеличился спрос на керосин.

 Когда братья Дубины построили в Моздокенефтеперегонный завод, свой керосин, называющийся тогда фотогеном, ониотправляли в Россию.

 И первый, и второй, и все последующиенефтеперегонные заводы получали бензин, керосин и другие продукты выпариваниемнефти.

 Завод Дубининых был очень прост. Котёл впечке, из котла идёт труба через бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой –холодильник, пустая бочка – приёмник для керосина.

 На современном заводе вместо котла устраиваетсяложная трубчатая печь. Вместо трубки для конденсации и разделения паровсооружаются огромные ректификационные колонны. Адля приёма продуктов перегонки выстраиваются целые городки резервуаров.

 Нефть состоит из смеси различных веществ(главным образом углеводородов) и потому не имеет определённой точки кипения.На трубчатках нефть подогревают до 300-325о. При такой температуреболее летучие вещества нефти превращаются в пар.

 Печи на нефтеперегонных заводах особые. С видуони похожи на дома без окон. Выкладываются печи из лучшегоогнеупорного кирпича.Внутри, вдоль и поперёк, тянутся трубы. Длина труб в печах достигает километра.

 Когда завод работает, по  этим трубам с большой скоростью – до двухметров в секунду – движется нефть. В это время из мощной форсунки в печьустремляется пламя. Длина языков пламени достигает нескольких метров.

 При температуре 300-325о нефтьперегоняется не полностью. Если температуру перегонки увеличить, углеводородыначинают разлагаться.

 Нефтяники нашли способ перегонки нефти безразложения углеводородов.

 Вода кипит при 100о тогда, когдадавление равно атмосфере, или 760 мм. рт. ст. Но она может кипеть, например, ипри 60о. Для этого надо лишь понизить давление. При давлении в 150мм термометр покажет всего 60о.

 Чем меньше давление, тем скорее закипает вода.То же самое происходит с нефтью. Многие углеводороды в условиях атмосферногодавления кипят только при 500о. Следовательно, при325о этиуглеводороды не кипят.

 А если снизить давление, то они закипят и приболее низкой температуре.

 На этом законе основана перегонка в вакууме,т. е. при пониженном давлении. На современных заводах нефть перегоняется илипод атмосферным давлением, или под вакуумом, чаще всего заводы состоят из двухчастей – атмосферной и вакуумной. Такие заводы так и называютсяатмосферно-вакуумные. На этих заводах получаются одновременно все продукты:бензин, лигроин, керосин, газойль, смазочные масла и нефтяной битум.Неиспарившихся частей при такой перегонки остаётся гораздо меньше, чем приатмосферной.

 Дружнее происходит испарение нефти, когда вустановку вводитсяпар.

 Сложна и интересна работа ректификационной колонны.В этой колонне происходит не только разделение веществ по  их температурам кипения, но одновременнопроизводится дополнительное многократное кипячение конденсирующейся жидкости.

 Колонны делаются очень высокими – до 40 м.Внутри они разделяются горизонтальными перегородками – тарелками – сотверстиями. Над отверстиями устанавливаются колпачки.

 Смесь углеводородных паров из печи поступает внижнюю часть колонны.

 Навстречу неиспарившемуся остатку нефти снизуколонны подаётся перегретый пар. Этот пар прогревает неиспарившийся остаток иувлекает с собой все лёгкие углеводороды вверх колонны. В нижнюю часть колонныстекает освобождённый от лёгких углеводородов тяжёлый остаток – мазут, а парыодолевают тарелку за тарелкой, стремясь к верху колонны.

 Сначала превращаются в жидкость пары с высокимитемпературами кипения. Это будет соляровая фракция, которая кипит притемпературе выше 300о. Жидкий соляр заливает тарелку до отверстий.Парам, идущим из печи, теперь приходится пробулькивать через слой соляра.

 Температура паров выше температуры соляра, исоляр снова кипит.

  Углеводороды, кипящие при температуре ниже300о, отрываются от него и летят вверх колонны, на секциюкеросиновых тарелок.

 В соляре, выходящем из колонны, поэтому нетбензина иликеросина.

 В колоннах бывает 30-40 тарелок, разделённыхна секции. Через все тарелки проходят пары, на каждой они пробулькивают черезслой сконденсировавшихся паров и в промежутках между ними встречают падающие сверхней тарелки капли лишнего, не убравшегося на верхнюю тарелку конденсата.

 В колонне непрерывно  идёт сложная, кропотливая работа.Углеводороды собираются в секциях по температурам кипения. Для каждой группы углеводородов в колонне имеютсясвои секции и свой выход.

 Углеводороды сгруппируются в своей секциитолько тогда, когда в них не будет углеводородов других температур кипения.

Когдаони соберутся вместе, они из колонны выходят в холодильник, а из холодильника –в приёмник.

Изсамых верхних секций колонны идёт не бензин, а пары бензина, так кактемпература вверху колонны выше температуры легко кипящих частей бензина. Парыбензина идут сначала в конденсатор.

 Здесь они превращаются в бензин, которыйнаправляется также в холодильник, а затем в приёмник.

                                        Крекинг

 Крекинг изобрёл русский инженер Шухов в 1891 г. В1913 г. изобретение Шухова начали применять в Америке. В настоящее время в США65% всех бензинов получается на крекинг-заводах.

 Наши нефтяники часто рассказывают о судебнойтяжбе двух американских фирм.

 Около двадцати пяти лет назад американскаяфирма Кросса обратилась в суд с жалобой на то, что фирма Даббса присвоила еёизобретение – крекинг. Фирма Кросса требовала с фирмы Даббса большую суммуденег за “незаконное”использование изобретения.

 Суд встал на сторону Кросса. Даббсуприходилось совсем плохо.

 Выручил Даббса адвокат. На суде адвокатзаявил:

-<span Times New Roman"">         

Крекинг изобретён не Кроссом, а русским инженером Шуховым.

Шуховтогда был жив. Приехали к нему в Москву американцы и спрашивают:

-<span Times New Roman"">         

Чем вы докажете, что крекинг изобретён вами?

Шуховвынул из стола документы и предъявил американцам. Из документов было ясно, чтоШухов свой крекинг запатентовал за тридцать лет до тяжбы Кросса с Даббсом.

 Аппаратура крекинг-заводов в основном та же,что и заводов для перегонки нефти. Это – печи, колонны. Но режим переработкидругой. Другое и сырё.

 Слово “крекинг”означает расщепление. На крекинг-заводах углеводороды не перегоняются, арасщепляются. Процесс ведётся при более высоких температурах (до 600о),часто при повышенном давлении.

 При таких температурах крупные молекулыуглеводородов раздробляются на более мелкие.

 Мазут густ и тяжёл, его удельный вес близок кединице. Это потому, что он состоит из сложных и крупных молекул углеводородов.

 Когда мазут подвергается крекингу, часть составляющих его углеводородовраздробляется на более мелкие. А из мелких углеводородов как раз и составляютсялёгкие нефтяные продукты — бензин, керосин.

 Мазут – остаток первичной перегонки. Накрекинг-заводе он снова подвергается переработке, и из него, так же как изнефти на заводе первичной перегонки, получают бензин, лигроин керосин.

 При первичной перегонки нефть подвергаетсятолько физическим изменениям. От неё отгоняются лёгкие фракции, т. е.отбираются части её, кипящие при низких температурах и состоящие из разных по  величине углеводородов. Сами углеводородыостаются при этом неизменёнными.

 При крекинге нефть подвергается химическимизменениям. Меняется строение углеводородов. В аппаратах крекинг-заводовпроисходят сложные химические реакции. Эти реакции усиливаются, когда ваппаратуру вводят катализаторы.

 Одним из таких катализаторов являетсяспециально обработанная глина. Эта глина в мелком раздробленном состоянии – ввиде пыли – вводится в аппаратуру завода. Углеводороды, находящиеся впарообразном и газообразном состоянии, соединяются с пылинками глины и раздробляютсяна их поверхности. Такой крекинг называется крекингом с пылевиднымкатализатором. Этот вид крекинга теперь широко распространяется.

 Катализатор потом отделяется от углеводородов.Углеводороды идут своим путём на ректификацию и в холодильники, а катализатор –в свои резервуары, где его свойства восстанавливаются.

 Катализаторы – крупнейшее достижениенефтепереработки.

 На крекинг-установках всех систем получаютбензин, лигроин, керосин, соляр и мазут.

 Главное внимание уделяют бензину. Его стараютсяполучить больше и обязательно лучшего качества. Каталитический крекинг появилсяименно в результате долголетней, упорной борьбы нефтяников за повышениекачества бензина.

Списокиспользуемой литературы: “Книга для чтения по  химии (часть вторая)”Авторы: К. Я. Парменов, Л. М. Сморгонский, Л. А. Цветков.       

 

 

      

        

   

www.ronl.ru

Доклад - Нефть - Химия

 

    “Нефть”

          (реферат    по химии )

     Краснов Иван 10”Б” класс

План:

1.<span Times New Roman"">          

Происхождение нефти

2.<span Times New Roman"">          

Переработка нефти

2.1<span Times New Roman"">   

Перегонканефти

2.2<span Times New Roman"">   

Крекинг             Происхождение нефти

 Вопросы об исходномвеществе, из которого образовалась нефть, о процессах нефтеобразования иформирования нефти в концентрированную залежь, а отдельных залежей вместорождения до сего времени ещё не являются окончательно решёнными.Существует ряд мнений как об исходных для нефти веществах, так и о причинах ипроцессах, обусловливающих её образование. В последние годы благодаря трудамглавным образом советских геологов, химиков, биологов, физиков и исследователейдругих специальностей  удалось выяснитьосновные закономерности в процессах нефтеобразования. В настоящее времяустановили, что нефть органического происхождения, т.е. она, как и уголь,возникла в результате преобразования органических веществ.

 Ранее выдвигались и другие теории образованиянефти.

 В конце XIX в., когда в астрономии ифизике получило развитие применение спектральных методов исследования и вспектрах различных космических тел были обнаружены не только углерод и водород,но и углеводороды, русский геолог Н. А. Соколов выдвинул космическую гипотезу образованиянефти. Он предполагал, что когда земля была в огненно-жидком состоянии, тоуглеводороды из газовой оболочки проникли в массу земного шара, а впоследствиипри остывании выделились на его поверхности. Эта гипотеза не объясняет нигеографического, ни геологического распределения нефтяных месторождений…

 В конце XIXв. Д. И. Менделеевым,обратившим внимание на приуроченность известных тогда месторождений нефти ккраевым частям гор, была выдвинута теория неорганического происхождения нефти.Предполагалось, что углеводороды, образующиеся при действии воды на раскалённыекарбиды металлов, проходили по  трещинамиз глубоких слоёв в зону осадочной оболочки земного шара, где путём ихконденсации и гидрогенизации образовались нефтяные месторождения.

 Эта теория образования нефти не получилапризнания среди геологов и химиков. Трудно представить себе образование нефтипутём действия на карбиды металлов воды океанов, просочившейся в глубину землипо  трещинам земной коры, так как этитрещины не могут идти так глубоко.

 Кроме того, наличие в земной коре большихзалежей карбидов железа, до которых может проникнуть вода океанов, оченьсомнительно.

 Количество металлического железа (а не егоокислов), которое может попасть из очень глубоких зон на поверхность твёрдой коры,ничтожно. Окислы железа содержать карбиды металлов не могут. Вероятность женаличия карбидов металлов в самом металлическом железе также крайненезначительна.

 Все приведённые выше соображения говорят отом, что в наружной оболочке космического типа при наличии окислительнойобстановки не приходится ожидать образования и сохранения карбидов железа идругих металлов в сколько-нибудь значительных количествах…

 М. В. Ломоносов первый указал на связь междугорючими полезными ископаемыми — углём и нефтью и выдвинул впервые в мире всередине XVIIIв. гипотезу о происхождении нефти из растительныхостатков.

 Академик В. И. Вернадский обратил внимание наналичие в нефти азотистых соединений, встречающихся в органическом мире.

 Предшественники академика И. М. Губкина,русские геологи Андрусов и Михайловский также считали, что на Кавказе нефтьобразовалась из органического материала. По мнению И. М. Губкина, родина нефти находится в области древнихмелководных морей, лагун и заливов. Он считал, что уголь и нефть – члены одногои того же генетического ряда горючих ископаемых.

 Уголь образуется в болотах и пресноводныхводоёмах, как правило, из высших растений. Нефть получается главным образом изнизших растений и животных, но в других условиях.

 Нефть постепенно образовывалась в толщеразличных по  возрасту осадочных пород,начиная от наиболее древних осадочных пород – кембрийских, возникших 600 млн.лет назад, до сравнительно молодых – третичных слоёв, сложившихся 50 млн. летназад.

 Накопление органическогоматериала для будущего образования нефти происходило в прибрежной полосе, взоне борьбы между сушей и морем…

 По вопросу об исходном материале существовали разные мнения. Некоторыеучёные полагали, что нефть возникла из жиров погибших животных (рыбы, планктон идр.), другие считали, что главную роль играли белки, третьи придавали большоезначение углеводам. Теперь доказано, что нефть может образоваться из жиров,белков и углеводов, т.е. из всей суммы органических веществ.

 И. М. Губкин дал критическийанализ проблемы происхождения нефти и разделил органические теории на тригруппы: теории, где преобладающая роль в образовании нефти отводится погибшимживотным; теории, где преобладающая роль отводится погибшим растениям, и,наконец, теории смешанного животно-растительного происхождения нефти.

 Последняя теория, детально разработанная И. М.Губкиным, носит название сапропелитовой от слова “сапропель”–глинистый ил – и является господствующей. В природе широко распространеныразличные виды сапропелитов.

Различиев исходном органическом веществе является одной из причин существующегоразнообразия нефтей. Другими причинами являются различие температурных условийвмещающих пород, присутствие катализаторов и др., а также последующиепреобразования пород, в которых заключена нефть…

 В СССР были проведены исследования, врезультате которых удалось установить роль микроорганизмов в образовании нефти.Т. Л. Гинзбург-Карагичева, открывшая присутствие в нефти разнообразнейшихмикроорганизмов, привела в своих исследованиях много новых, интересныхсведений.

 Она установила, что в нефтях, ранеесчитавшихся ядом для бактерий, на больших глубинах идёт кипучая жизнь, непрекращавшаяся миллионы лет подряд.

 Целый ряд бактерий живёт в нефти и питаетсяею, меняя, таким образом, химический состав нефти. Академик И. М. Губкин всвоей теории нефтеобразования придавал этому открытию большое значение. Гинзбург-Карагичевойустановлено, что бактерии нефтяных пластов превращают различные органические продукты вбитуминозные.

 Под действием ряда бактерий происходитразложение органических веществ и выделяется водород, необходимый дляпревращения органического материала в нефть…

 Академиком Н. Д. Зелинским, профессором В. А.Соколовым и рядом других исследователей большое значение в процессенефтеобразования придавалось радиоактивным элементам. Действительно, доказано,что органические вещества под действием альфа-лучей распадаются быстрее и приэтом образуются метан и ряд нефтяных углеводородов.

 Академик Н. Д. Зелинский и его ученикиустановили, что большую роль в процессе нефтеобразования играют катализаторы.

 В более поздних работах академик Зелинскийдоказал, что входящие в состав животных и растительных остатков пальмитовая,стеариновая и другие кислоты при воздействии хлористого алюминия в условиях сравнительноневысоких температур (150-400о) образуют продукты, по  химическому составу, физическим свойствам ивнешнему виду похожие на нефть. Профессор А. В. Фрост установил, что вместохлористого алюминия – катализатора, отсутствующего в природе, — его роль впроцессе нефтеобразования играют обыкновенные глины, глинистые известняки идругие породы, содержащие глинистые минералы.

                    Переработка нефти

                           Перегонка нефти

 Как только вода в чайникезакипит, из чайника со свистом начнёт вылетать пар. Если теперь подставитьчайник к окну, то пар тотчас же начнёт конденсироваться на стекле и со стекластанут падать капли дистиллированной, или перегнанной воды. Перегонка нефтиоснована на том же принципе – сначала нефть испаряется, а затем пары еёконденсируют с разделением на погоны – бензиновые, керосиновые и т.д.

 Секрет получения светлых продуктов из чёрнойнефти человек разгадал очень давно. Ещё при Петре Первом пользовались очищеннойнефтью.

 Первый завод для очисткинефти был построен в России на Ухтинском нефтяном промысле. Это было в 1745г.,в период царствования Елизаветы Петровны. В Петербурге и в Москве тогда дляосвещения пользовались свечами, а в малых городах и деревнях – лучинами. Но ужеи тогда во многих церквях горели “неугасимые”лампады. В лампады наливалось гарное масло, которое было не чем иным, каксмесью очищенной нефти с растительным маслом.

 Купец Набатов был единственным поставщикомочищенной нефти для соборов и монастырей.

 В конце XVIIIстолетия была изобретеналампа.

 С появлением ламп увеличился спрос на керосин.

 Когда братья Дубины построили в Моздокенефтеперегонный завод, свой керосин, называющийся тогда фотогеном, ониотправляли в Россию.

 И первый, и второй, и все последующиенефтеперегонные заводы получали бензин, керосин и другие продукты выпариваниемнефти.

 Завод Дубининых был очень прост. Котёл впечке, из котла идёт труба через бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой –холодильник, пустая бочка – приёмник для керосина.

 На современном заводе вместо котлаустраивается ложная трубчатая печь. Вместо трубки для конденсации и разделенияпаров сооружаются огромные ректификационные колонны. А для приёма продуктовперегонки выстраиваются целые городки резервуаров.

 Нефть состоит из смеси различных веществ(главным образом углеводородов) и потому не имеет определённой точки кипения.На трубчатках нефть подогревают до 300-325о. При такой температуреболее летучие вещества нефти превращаются в пар.

 Печи на нефтеперегонных заводах особые. С видуони похожи на дома без окон. Выкладываются печи из лучшегоогнеупорного кирпича.Внутри, вдоль и поперёк, тянутся трубы. Длина труб в печах достигает километра.

 Когда завод работает, по  этим трубам с большой скоростью – до двухметров в секунду – движется нефть. В это время из мощной форсунки в печьустремляется пламя. Длина языков пламени достигает нескольких метров.

 При температуре 300-325о нефтьперегоняется не полностью. Если температуру перегонки увеличить, углеводородыначинают разлагаться.

 Нефтяники нашли способ перегонки нефти безразложения углеводородов.

 Вода кипит при 100о тогда, когдадавление равно атмосфере, или 760 мм. рт. ст. Но она может кипеть, например, ипри 60о. Для этого надо лишь понизить давление. При давлении в 150мм термометр покажет всего 60о.

 Чем меньше давление, тем скорее закипает вода.То же самое происходит с нефтью. Многие углеводороды в условиях атмосферногодавления кипят только при 500о. Следовательно, при 325оэти углеводороды не кипят.

 А если снизить давление, то они закипят и приболее низкой температуре.

 На этом законе основана перегонка в вакууме,т. е. при пониженном давлении. На современных заводах нефть перегоняется илипод атмосферным давлением, или под вакуумом, чаще всего заводы состоят из двухчастей – атмосферной и вакуумной. Такие заводы так и называютсяатмосферно-вакуумные. На этих заводах получаются одновременно все продукты:бензин, лигроин, керосин, газойль, смазочные масла и нефтяной битум.Неиспарившихся частей при такой перегонки остаётся гораздо меньше, чем приатмосферной.

 Дружнее происходит испарение нефти, когда вустановку вводится пар.

 Сложна и интересна работа ректификационнойколонны. В этой колонне происходит не только разделение веществ по  их температурам кипения, но одновременно производитсядополнительное многократное кипячение конденсирующейся жидкости.

 Колонны делаются очень высокими – до 40 м.Внутри они разделяются горизонтальными перегородками – тарелками – с отверстиями.Над отверстиями устанавливаются колпачки.

 Смесь углеводородных паров из печи поступает внижнюю часть колонны.

 Навстречу неиспарившемуся остатку нефти снизуколонны подаётся перегретый пар. Этот пар прогревает неиспарившийся остаток иувлекает с собой все лёгкие углеводороды вверх колонны. В нижнюю часть колонныстекает освобождённый от лёгких углеводородов тяжёлый остаток – мазут, а парыодолевают тарелку за тарелкой, стремясь к верху колонны.

 Сначала превращаются в жидкость пары свысокими температурами кипения. Это будет соляровая фракция, которая кипит притемпературе выше 300о. Жидкий соляр заливает тарелку до отверстий.Парам, идущим из печи, теперь приходится пробулькивать через слой соляра.

 Температура паров выше температуры соляра, исоляр снова кипит.

  Углеводороды, кипящие при температуре ниже300о, отрываются от него и летят вверх колонны, на секциюкеросиновых тарелок.

 В соляре, выходящем из колонны, поэтому нетбензина или керосина.

 В колоннах бывает 30-40 тарелок, разделённыхна секции. Через все тарелки проходят пары, на каждой они пробулькивают черезслой сконденсировавшихся паров и в промежутках между ними встречают падающие сверхней тарелки капли лишнего, не убравшегося на верхнюю тарелку конденсата.

 В колонне непрерывно  идёт сложная, кропотливая работа.Углеводороды собираются в секциях по температурам кипения. Для каждой группы углеводородов в колонне имеютсясвои секции и свой выход.

 Углеводороды сгруппируются в своей секциитолько тогда, когда в них не будет углеводородов других температур кипения.

Когдаони соберутся вместе, они из колонны выходят в холодильник, а из холодильника –в приёмник.

Изсамых верхних секций колонны идёт не бензин, а пары бензина, так кактемпература вверху колонны выше температуры легко кипящих частей бензина. Парыбензина идут сначала в конденсатор.

 Здесь они превращаются в бензин, которыйнаправляется также в холодильник, а затем в приёмник.

                                        Крекинг

 Крекинг изобрёл русский инженер Шухов в 1891г. В 1913 г. изобретение Шухова начали применять в Америке. В настоящее время вСША 65% всех бензинов получается на крекинг-заводах.

 Наши нефтяники часто рассказывают о судебнойтяжбе двух американских фирм.

 Около двадцати пяти лет назад американскаяфирма Кросса обратилась в суд с жалобой на то, что фирма Даббса присвоила еёизобретение – крекинг. Фирма Кросса требовала с фирмы Даббса большую суммуденег за “незаконное”использование изобретения.

 Суд встал на сторону Кросса. Даббсуприходилось совсем плохо.

 Выручил Даббса адвокат. На суде адвокатзаявил:

-<span Times New Roman"">        

Крекинг изобретён не Кроссом, а русским инженером Шуховым.

Шуховтогда был жив. Приехали к нему в Москву американцы и спрашивают:

-<span Times New Roman"">        

Чем вы докажете, что крекинг изобретён вами?

Шуховвынул из стола документы и предъявил американцам. Из документов было ясно, чтоШухов свой крекинг запатентовал за тридцать лет до тяжбы Кросса с Даббсом.

 Аппаратура крекинг-заводов в основном та же,что и заводов для перегонки нефти. Это – печи, колонны. Но режим переработкидругой. Другое и сырё.

 Слово “крекинг”означаетрасщепление. На крекинг-заводах углеводороды не перегоняются, а расщепляются.Процесс ведётся при более высоких температурах (до 600о), часто приповышенном давлении.

 При таких температурах крупные молекулы углеводородовраздробляются на более мелкие.

 Мазут густ и тяжёл, его удельный вес близок кединице. Это потому, что он состоит из сложных и крупных молекул углеводородов.

 Когда мазут подвергается крекингу, часть составляющих его углеводородовраздробляется на более мелкие. А из мелких углеводородов как раз и составляютсялёгкие нефтяные продукты — бензин, керосин.

 Мазут – остаток первичной перегонки. Накрекинг-заводе он снова подвергается переработке, и из него, так же как изнефти на заводе первичной перегонки, получают бензин, лигроин керосин.

 При первичной перегонки нефть подвергаетсятолько физическим изменениям. От неё отгоняются лёгкие фракции, т. е.отбираются части её, кипящие при низких температурах и состоящие из разных по  величине углеводородов. Сами углеводородыостаются при этом неизменёнными.

 При крекинге нефть подвергается химическимизменениям. Меняется строение углеводородов. В аппаратах крекинг-заводовпроисходят сложные химические реакции. Эти реакции усиливаются, когда ваппаратуру вводят катализаторы.

 Одним из таких катализаторов являетсяспециально обработанная глина. Эта глина в мелком раздробленном состоянии – в видепыли – вводится в аппаратуру завода. Углеводороды, находящиеся в парообразном игазообразном состоянии, соединяются с пылинками глины и раздробляются на ихповерхности. Такой крекинг называется крекингом с пылевидным катализатором.Этот вид крекинга теперь широко распространяется.

 Катализатор потом отделяется от углеводородов.Углеводороды идут своим путём на ректификацию и в холодильники, а катализатор –в свои резервуары, где его свойства восстанавливаются.

 Катализаторы – крупнейшее достижениенефтепереработки.

 На крекинг-установках всех систем получаютбензин, лигроин, керосин, соляр и мазут.

 Главное внимание уделяют бензину. Егостараются получить больше и обязательно лучшего качества. Каталитическийкрекинг появился именно в результате долголетней, упорной борьбы нефтяников заповышение качества бензина.

Списокиспользуемой литературы: “Книга для чтения по  химии (часть вторая)”Авторы: К. Я. Парменов, Л. М. Сморгонский, Л. А. Цветков.       

 

 

       

        

   

www.ronl.ru

Реферат - Нефть - Химия

      Доклад по химии  ученицы 9 «И»

      Кардашевской Алины

                      

                              Анотация:

1. Состав нефти. Ее происхождение.

2. Нефтяная промышленность. Нефть как топливо.

3. Нефтяные базы страны.

1. Состав нефти. Ее происхождение.

      Нефть состоит из смеси различных углеводородов.Конечно, состав нефти зависит от месторождения. Так, сырая нефть с островаБорнео богата ароматическими углеводородами (около 39%), американскаясреднеконтинентальная нефть — предельными углеводородами (алканами), нефтьбакинского месторождения — циклопарафинами (около 90%).

     Нефть известна давно. Археологи установили, что еедобывали и использовали уже за 5- 6 тыс. лет до н.э. Наиболее древние промыслыизвестны на берегах Евфрата, в Керчи, в китайской провинции Сычу-ань. Считают,что современный термин «нефть» произошел от слова «нафата»,что на языке народов Малой Азии означает «просачиваться». Упоминаниео нефти встречается во многих древних рукописях и книгах. В частности, уже вБиблии говорится о смоляных ключах в окрестностях Мертвого моря.

     Вопросы об исходном веществе, из которогообразовалась нефть, о процессах нефтеобразования и формирования нефти вконцентрированную залежь, а отдельных залежей в месторождения до сего времениещё не являются окончательно решёнными. Один из первых, кто высказал научнообоснованную концепцию о происхождении нефти, был М.В.Ломоносов. В своём тракте«О слоях земных» великий русский учёный писал: LВыгоняется подземнымжаром из приготовляющихся каменных углей она бурая и черная масляная материя… и сие есть рождение жидких разного сорта горючих и сухих затверделыхматерий, каковы суть каменное масло, жидовская смола, нефть, гагат, и симподобное.

     Известны и другие не менее Lнаучные" гипотезы опроисхождении нефти. Авторитетный немецкий геолог-нефтяник Г.Гефер рассказываетоб одном американском нефтепромышленнике конца прошлого века, считавшем, чтонефть возникла из мочи китов на дне полярных морей. Русский геолог  Н.А.Соколоввыдвинул космическую гипотезу образования нефти. Он предполагал, что когдаземля была в огненно-жидком состоянии, то углеводороды из газовой оболочкипроникли в массу земного шара, а впоследствии при остывании выделились на егоповерхности. Эта гипотеза не объясняет ни географического, ни геологическогораспределения нефтяных месторождений.- В настоящее время установили, что нефтьорганического происхождения, т.е. она, как и уголь, возникла в результатепреобразования органических веществ. Осадочные бассейны — родина нефти. Любоеморе заселено множеством животных и растений. Из всей морской биомассы вобразовании нефти ведущая роль принадлежит микроорганизмам — планктону.

    Особенность нефти (в отличие от газа и угля) — необходимостьее переработки до использования в качестве топлива. Ведь нужно выделить иотобрать легкие фракции нефти (бензин, керосин) и более тяжелые (мазут иразличные масла). Такая операция осуществляется на нефтеперерабатывающихзаводах (НПЗ), расположенных чаще всего не в районах добычи нефти, а в районахпотребления продуктов ее переработки, поскольку в этом случае гораздо прощетранспортировка: нужно построить 1 трубопровод, а не несколько, да и хранитьсырую нефть гораздо удобнее, чем продукты ее переработки.

    Почти все союзные республики бывшего СССР раньшеобеспечивали свои потребности  в нефти за счет России и по ценам, болееприближенным к мировым, и сокращение добычи нефти в России в совокупности резкоухудшили экономическое положение этих новых стран. Например, Украина потреблялаобычно в год  около 50 млн. т нефти, а добыча на территории республикисоставляла 5 млн.; Беларусь добывает примерно 2 млн. тонн, а ее потребностисоставляли 20 млн. тонн. Своей нефтью обеспечены лишь Азербайджан, Туркменистани Казахстан.   

2. Нефтяная промышленность. Нефть как топливо.

    Нефтяная промышленность является составной частью ТЭК- многоотраслевой системы, включающей добычу и производство топлива,производство энергии (электрической и тепловой), распределение и транспортэнергии и топлива.

Нефтяная промышленность — отрасль тяжелой индустрии,включающая разведку нефтяных и нефтегазовых месторождений, бурение скважин,добычу нефти и попутного газа, трубопроводный транспорт нефти. Цельнефтеразведки — выявление, геолого-экономическая оценка и подготовка к работепромышленных залежей. Нефтеразведка производиться с помощью  геологических,геофизических, геохимических и буровых работ.

    Роль отдельных видов топлива в экономике Россиименялась. В начале века большое значение имели дрова. Затем они постепенноначали вытесняться углем (к 50-м годам угольная промышленность давала болееполовины всего топлива). А позже начался рост нефти и газа.

    Нефтедобыча на территории России достигла своегомаксимума (560 млн. тонн) в 1987 году — тогда наша страна находилась на 1-омместе в мире — и с тех пор началось ее снижение, вызванное отработкой наиболеебогатых месторождений (с которых были «сняты сливки»), переходом кразработке мелких месторождений, а тек же недостатком капиталовложений в этуотрасль.За сотню с лишним лет развития истощились одни месторождения, былиоткрыты другие, повысилась эффективность добычи нефти, увеличилась нефтеотдача,т.е. полнота извлечения нефти из пласта. Но изменилась структура добычитоплива. Долгое время находившуюся на первом месте нефтяную промышленностьобгоняет перспективная газовая. При резком сокращении добычи нефти сократился иее вывоз из России в страны СНГ. Сейчас доля нефти, идущей на внутреннеепотребление в России, выше, чем до распада СССР.            

          

3. Нефтяные базы.

    Около 2/3 российской нефти добывается в СреднемПриобье, в основном на территории Ханты-Мансийского автономного округа,частично — в Ямало-Ненецком округе и в Томской области. Это относительномолодой район нефтедобычи.

    Второй крупный район нефтедобычи — Волго-Уральский.Здесь нефть начала добываться с 50-х годов, а пик добычи был достигнут в 70-егоды. В этом районе добывалось около? российской нефти — примерно 70 млн. тоннв 1994г., в том числе 23 млн. т в Татарстане.

    Остальные районы нефтедобычи в совокупности даютменее 10% и поэтому не определяют ситуацию в России в целом. Однако нефтедобычав них оказывает воздействие на развитие самих этих регионов — это как бы районынефтедобычи «местного значения».

    Перспективными районами нефтедобычи в РФ считаютсяшельф побережья Баренцева моря и Охотского моря. Также, интенсивная нефтедобычаведется в Нижнем Поволжье.

    Нефть — богатство мира, она играет огромную роль, какв политике государств, так и в их экономике. Благодаря нефти, мы имеем топливо,нужное во всех отраслях хозяйства. И, скорее всего, в обозримом будущем ничтоне сможет стать заменой нефти.   

                   

                    В докладе использован материализ                                                                    

                    книг:

                    «Руководство по химиипоступающим в вузы» автор — Э.Т.Оганесян;

                    Советский Энциклопедический Словарь.

Cдан в школе №214 Петропавловской Ирине Александровне,учителю химии.

Сдан в 1999-2000 учебном году.

Best regards,

 Alina                          mailto:[email protected]

www.ronl.ru

Реферат - Нефть - Химия

 

    “Нефть”

          (реферат    по химии )

     Краснов Иван 10”Б” класс

План:

1.<span Times New Roman"">          

Происхождение нефти

2.<span Times New Roman"">          

Переработка нефти

2.1<span Times New Roman"">   

Перегонканефти

2.2<span Times New Roman"">   

Крекинг             Происхождение нефти

 Вопросы об исходномвеществе, из которого образовалась нефть, о процессах нефтеобразования иформирования нефти в концентрированную залежь, а отдельных залежей вместорождения до сего времени ещё не являются окончательно решёнными.Существует ряд мнений как об исходных для нефти веществах, так и о причинах ипроцессах, обусловливающих её образование. В последние годы благодаря трудамглавным образом советских геологов, химиков, биологов, физиков и исследователейдругих специальностей  удалось выяснитьосновные закономерности в процессах нефтеобразования. В настоящее времяустановили, что нефть органического происхождения, т.е. она, как и уголь,возникла в результате преобразования органических веществ.

 Ранее выдвигались и другие теории образованиянефти.

 В конце XIX в., когда в астрономии ифизике получило развитие применение спектральных методов исследования и вспектрах различных космических тел были обнаружены не только углерод и водород,но и углеводороды, русский геолог Н. А. Соколов выдвинул космическую гипотезу образованиянефти. Он предполагал, что когда земля была в огненно-жидком состоянии, тоуглеводороды из газовой оболочки проникли в массу земного шара, а впоследствиипри остывании выделились на его поверхности. Эта гипотеза не объясняет нигеографического, ни геологического распределения нефтяных месторождений…

 В конце XIXв. Д. И. Менделеевым,обратившим внимание на приуроченность известных тогда месторождений нефти ккраевым частям гор, была выдвинута теория неорганического происхождения нефти.Предполагалось, что углеводороды, образующиеся при действии воды на раскалённыекарбиды металлов, проходили по  трещинамиз глубоких слоёв в зону осадочной оболочки земного шара, где путём ихконденсации и гидрогенизации образовались нефтяные месторождения.

 Эта теория образования нефти не получилапризнания среди геологов и химиков. Трудно представить себе образование нефтипутём действия на карбиды металлов воды океанов, просочившейся в глубину землипо  трещинам земной коры, так как этитрещины не могут идти так глубоко.

 Кроме того, наличие в земной коре большихзалежей карбидов железа, до которых может проникнуть вода океанов, оченьсомнительно.

 Количество металлического железа (а не егоокислов), которое может попасть из очень глубоких зон на поверхность твёрдой коры,ничтожно. Окислы железа содержать карбиды металлов не могут. Вероятность женаличия карбидов металлов в самом металлическом железе также крайненезначительна.

 Все приведённые выше соображения говорят отом, что в наружной оболочке космического типа при наличии окислительнойобстановки не приходится ожидать образования и сохранения карбидов железа идругих металлов в сколько-нибудь значительных количествах…

 М. В. Ломоносов первый указал на связь междугорючими полезными ископаемыми — углём и нефтью и выдвинул впервые в мире всередине XVIIIв. гипотезу о происхождении нефти из растительныхостатков.

 Академик В. И. Вернадский обратил внимание наналичие в нефти азотистых соединений, встречающихся в органическом мире.

 Предшественники академика И. М. Губкина,русские геологи Андрусов и Михайловский также считали, что на Кавказе нефтьобразовалась из органического материала. По мнению И. М. Губкина, родина нефти находится в области древнихмелководных морей, лагун и заливов. Он считал, что уголь и нефть – члены одногои того же генетического ряда горючих ископаемых.

 Уголь образуется в болотах и пресноводныхводоёмах, как правило, из высших растений. Нефть получается главным образом изнизших растений и животных, но в других условиях.

 Нефть постепенно образовывалась в толщеразличных по  возрасту осадочных пород,начиная от наиболее древних осадочных пород – кембрийских, возникших 600 млн.лет назад, до сравнительно молодых – третичных слоёв, сложившихся 50 млн. летназад.

 Накопление органическогоматериала для будущего образования нефти происходило в прибрежной полосе, взоне борьбы между сушей и морем…

 По вопросу об исходном материале существовали разные мнения. Некоторыеучёные полагали, что нефть возникла из жиров погибших животных (рыбы, планктон идр.), другие считали, что главную роль играли белки, третьи придавали большоезначение углеводам. Теперь доказано, что нефть может образоваться из жиров,белков и углеводов, т.е. из всей суммы органических веществ.

 И. М. Губкин дал критическийанализ проблемы происхождения нефти и разделил органические теории на тригруппы: теории, где преобладающая роль в образовании нефти отводится погибшимживотным; теории, где преобладающая роль отводится погибшим растениям, и,наконец, теории смешанного животно-растительного происхождения нефти.

 Последняя теория, детально разработанная И. М.Губкиным, носит название сапропелитовой от слова “сапропель”–глинистый ил – и является господствующей. В природе широко распространеныразличные виды сапропелитов.

Различиев исходном органическом веществе является одной из причин существующегоразнообразия нефтей. Другими причинами являются различие температурных условийвмещающих пород, присутствие катализаторов и др., а также последующиепреобразования пород, в которых заключена нефть…

 В СССР были проведены исследования, врезультате которых удалось установить роль микроорганизмов в образовании нефти.Т. Л. Гинзбург-Карагичева, открывшая присутствие в нефти разнообразнейшихмикроорганизмов, привела в своих исследованиях много новых, интересныхсведений.

 Она установила, что в нефтях, ранеесчитавшихся ядом для бактерий, на больших глубинах идёт кипучая жизнь, непрекращавшаяся миллионы лет подряд.

 Целый ряд бактерий живёт в нефти и питаетсяею, меняя, таким образом, химический состав нефти. Академик И. М. Губкин всвоей теории нефтеобразования придавал этому открытию большое значение. Гинзбург-Карагичевойустановлено, что бактерии нефтяных пластов превращают различные органические продукты вбитуминозные.

 Под действием ряда бактерий происходитразложение органических веществ и выделяется водород, необходимый дляпревращения органического материала в нефть…

 Академиком Н. Д. Зелинским, профессором В. А.Соколовым и рядом других исследователей большое значение в процессенефтеобразования придавалось радиоактивным элементам. Действительно, доказано,что органические вещества под действием альфа-лучей распадаются быстрее и приэтом образуются метан и ряд нефтяных углеводородов.

 Академик Н. Д. Зелинский и его ученикиустановили, что большую роль в процессе нефтеобразования играют катализаторы.

 В более поздних работах академик Зелинскийдоказал, что входящие в состав животных и растительных остатков пальмитовая,стеариновая и другие кислоты при воздействии хлористого алюминия в условиях сравнительноневысоких температур (150-400о) образуют продукты, по  химическому составу, физическим свойствам ивнешнему виду похожие на нефть. Профессор А. В. Фрост установил, что вместохлористого алюминия – катализатора, отсутствующего в природе, — его роль впроцессе нефтеобразования играют обыкновенные глины, глинистые известняки идругие породы, содержащие глинистые минералы.

                    Переработка нефти

                           Перегонка нефти

 Как только вода в чайникезакипит, из чайника со свистом начнёт вылетать пар. Если теперь подставитьчайник к окну, то пар тотчас же начнёт конденсироваться на стекле и со стекластанут падать капли дистиллированной, или перегнанной воды. Перегонка нефтиоснована на том же принципе – сначала нефть испаряется, а затем пары еёконденсируют с разделением на погоны – бензиновые, керосиновые и т.д.

 Секрет получения светлых продуктов из чёрнойнефти человек разгадал очень давно. Ещё при Петре Первом пользовались очищеннойнефтью.

 Первый завод для очисткинефти был построен в России на Ухтинском нефтяном промысле. Это было в 1745г.,в период царствования Елизаветы Петровны. В Петербурге и в Москве тогда дляосвещения пользовались свечами, а в малых городах и деревнях – лучинами. Но ужеи тогда во многих церквях горели “неугасимые”лампады. В лампады наливалось гарное масло, которое было не чем иным, каксмесью очищенной нефти с растительным маслом.

 Купец Набатов был единственным поставщикомочищенной нефти для соборов и монастырей.

 В конце XVIIIстолетия была изобретеналампа.

 С появлением ламп увеличился спрос на керосин.

 Когда братья Дубины построили в Моздокенефтеперегонный завод, свой керосин, называющийся тогда фотогеном, ониотправляли в Россию.

 И первый, и второй, и все последующиенефтеперегонные заводы получали бензин, керосин и другие продукты выпариваниемнефти.

 Завод Дубининых был очень прост. Котёл впечке, из котла идёт труба через бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой –холодильник, пустая бочка – приёмник для керосина.

 На современном заводе вместо котлаустраивается ложная трубчатая печь. Вместо трубки для конденсации и разделенияпаров сооружаются огромные ректификационные колонны. А для приёма продуктовперегонки выстраиваются целые городки резервуаров.

 Нефть состоит из смеси различных веществ(главным образом углеводородов) и потому не имеет определённой точки кипения.На трубчатках нефть подогревают до 300-325о. При такой температуреболее летучие вещества нефти превращаются в пар.

 Печи на нефтеперегонных заводах особые. С видуони похожи на дома без окон. Выкладываются печи из лучшегоогнеупорного кирпича.Внутри, вдоль и поперёк, тянутся трубы. Длина труб в печах достигает километра.

 Когда завод работает, по  этим трубам с большой скоростью – до двухметров в секунду – движется нефть. В это время из мощной форсунки в печьустремляется пламя. Длина языков пламени достигает нескольких метров.

 При температуре 300-325о нефтьперегоняется не полностью. Если температуру перегонки увеличить, углеводородыначинают разлагаться.

 Нефтяники нашли способ перегонки нефти безразложения углеводородов.

 Вода кипит при 100о тогда, когдадавление равно атмосфере, или 760 мм. рт. ст. Но она может кипеть, например, ипри 60о. Для этого надо лишь понизить давление. При давлении в 150мм термометр покажет всего 60о.

 Чем меньше давление, тем скорее закипает вода.То же самое происходит с нефтью. Многие углеводороды в условиях атмосферногодавления кипят только при 500о. Следовательно, при 325оэти углеводороды не кипят.

 А если снизить давление, то они закипят и приболее низкой температуре.

 На этом законе основана перегонка в вакууме,т. е. при пониженном давлении. На современных заводах нефть перегоняется илипод атмосферным давлением, или под вакуумом, чаще всего заводы состоят из двухчастей – атмосферной и вакуумной. Такие заводы так и называютсяатмосферно-вакуумные. На этих заводах получаются одновременно все продукты:бензин, лигроин, керосин, газойль, смазочные масла и нефтяной битум.Неиспарившихся частей при такой перегонки остаётся гораздо меньше, чем приатмосферной.

 Дружнее происходит испарение нефти, когда вустановку вводится пар.

 Сложна и интересна работа ректификационнойколонны. В этой колонне происходит не только разделение веществ по  их температурам кипения, но одновременно производитсядополнительное многократное кипячение конденсирующейся жидкости.

 Колонны делаются очень высокими – до 40 м.Внутри они разделяются горизонтальными перегородками – тарелками – с отверстиями.Над отверстиями устанавливаются колпачки.

 Смесь углеводородных паров из печи поступает внижнюю часть колонны.

 Навстречу неиспарившемуся остатку нефти снизуколонны подаётся перегретый пар. Этот пар прогревает неиспарившийся остаток иувлекает с собой все лёгкие углеводороды вверх колонны. В нижнюю часть колонныстекает освобождённый от лёгких углеводородов тяжёлый остаток – мазут, а парыодолевают тарелку за тарелкой, стремясь к верху колонны.

 Сначала превращаются в жидкость пары свысокими температурами кипения. Это будет соляровая фракция, которая кипит притемпературе выше 300о. Жидкий соляр заливает тарелку до отверстий.Парам, идущим из печи, теперь приходится пробулькивать через слой соляра.

 Температура паров выше температуры соляра, исоляр снова кипит.

  Углеводороды, кипящие при температуре ниже300о, отрываются от него и летят вверх колонны, на секциюкеросиновых тарелок.

 В соляре, выходящем из колонны, поэтому нетбензина или керосина.

 В колоннах бывает 30-40 тарелок, разделённыхна секции. Через все тарелки проходят пары, на каждой они пробулькивают черезслой сконденсировавшихся паров и в промежутках между ними встречают падающие сверхней тарелки капли лишнего, не убравшегося на верхнюю тарелку конденсата.

 В колонне непрерывно  идёт сложная, кропотливая работа.Углеводороды собираются в секциях по температурам кипения. Для каждой группы углеводородов в колонне имеютсясвои секции и свой выход.

 Углеводороды сгруппируются в своей секциитолько тогда, когда в них не будет углеводородов других температур кипения.

Когдаони соберутся вместе, они из колонны выходят в холодильник, а из холодильника –в приёмник.

Изсамых верхних секций колонны идёт не бензин, а пары бензина, так кактемпература вверху колонны выше температуры легко кипящих частей бензина. Парыбензина идут сначала в конденсатор.

 Здесь они превращаются в бензин, которыйнаправляется также в холодильник, а затем в приёмник.

                                        Крекинг

 Крекинг изобрёл русский инженер Шухов в 1891г. В 1913 г. изобретение Шухова начали применять в Америке. В настоящее время вСША 65% всех бензинов получается на крекинг-заводах.

 Наши нефтяники часто рассказывают о судебнойтяжбе двух американских фирм.

 Около двадцати пяти лет назад американскаяфирма Кросса обратилась в суд с жалобой на то, что фирма Даббса присвоила еёизобретение – крекинг. Фирма Кросса требовала с фирмы Даббса большую суммуденег за “незаконное”использование изобретения.

 Суд встал на сторону Кросса. Даббсуприходилось совсем плохо.

 Выручил Даббса адвокат. На суде адвокатзаявил:

-<span Times New Roman"">        

Крекинг изобретён не Кроссом, а русским инженером Шуховым.

Шуховтогда был жив. Приехали к нему в Москву американцы и спрашивают:

-<span Times New Roman"">        

Чем вы докажете, что крекинг изобретён вами?

Шуховвынул из стола документы и предъявил американцам. Из документов было ясно, чтоШухов свой крекинг запатентовал за тридцать лет до тяжбы Кросса с Даббсом.

 Аппаратура крекинг-заводов в основном та же,что и заводов для перегонки нефти. Это – печи, колонны. Но режим переработкидругой. Другое и сырё.

 Слово “крекинг”означаетрасщепление. На крекинг-заводах углеводороды не перегоняются, а расщепляются.Процесс ведётся при более высоких температурах (до 600о), часто приповышенном давлении.

 При таких температурах крупные молекулы углеводородовраздробляются на более мелкие.

 Мазут густ и тяжёл, его удельный вес близок кединице. Это потому, что он состоит из сложных и крупных молекул углеводородов.

 Когда мазут подвергается крекингу, часть составляющих его углеводородовраздробляется на более мелкие. А из мелких углеводородов как раз и составляютсялёгкие нефтяные продукты — бензин, керосин.

 Мазут – остаток первичной перегонки. Накрекинг-заводе он снова подвергается переработке, и из него, так же как изнефти на заводе первичной перегонки, получают бензин, лигроин керосин.

 При первичной перегонки нефть подвергаетсятолько физическим изменениям. От неё отгоняются лёгкие фракции, т. е.отбираются части её, кипящие при низких температурах и состоящие из разных по  величине углеводородов. Сами углеводородыостаются при этом неизменёнными.

 При крекинге нефть подвергается химическимизменениям. Меняется строение углеводородов. В аппаратах крекинг-заводовпроисходят сложные химические реакции. Эти реакции усиливаются, когда ваппаратуру вводят катализаторы.

 Одним из таких катализаторов являетсяспециально обработанная глина. Эта глина в мелком раздробленном состоянии – в видепыли – вводится в аппаратуру завода. Углеводороды, находящиеся в парообразном игазообразном состоянии, соединяются с пылинками глины и раздробляются на ихповерхности. Такой крекинг называется крекингом с пылевидным катализатором.Этот вид крекинга теперь широко распространяется.

 Катализатор потом отделяется от углеводородов.Углеводороды идут своим путём на ректификацию и в холодильники, а катализатор –в свои резервуары, где его свойства восстанавливаются.

 Катализаторы – крупнейшее достижениенефтепереработки.

 На крекинг-установках всех систем получаютбензин, лигроин, керосин, соляр и мазут.

 Главное внимание уделяют бензину. Егостараются получить больше и обязательно лучшего качества. Каталитическийкрекинг появился именно в результате долголетней, упорной борьбы нефтяников заповышение качества бензина.

Списокиспользуемой литературы: “Книга для чтения по  химии (часть вторая)”Авторы: К. Я. Парменов, Л. М. Сморгонский, Л. А. Цветков.       

 

 

       

        

   

www.ronl.ru

Доклад - Нефть, ее свойства

ВВЕДЕНИЕ

    Бурный научно-техническийпрогресс и высокие темпы развития различных отраслей науки и мирового хозяйствав XIX – XX вв. привели к резкому увеличению потребления различныхполезных ископаемых, особое место среди которых заняла нефть.

  Нефть начали добывать на берегу Евфрата за 6 – 4 тыс. лет до нашей эры.Использовалась она и в качестве лекарства. Древние египтяне использовалиасфальт (окисленную нефть) для бальзамирования. Нефтяные битумы использовалисьдля приготовления строительных растворов. Нефть входила в состав «греческогоогня». В средние века нефть использовалась для освещения в ряде городов наБлижнем Востоке, Южной Италии и др. В начале XIX в. в России,а в середине XIX в. в Америке из нефти путем возгонки был полученкеросин. Он использовался в лампах. До середины XIX в. нефтьдобывалась в небольших количествах из глубоких колодцев вблизи естественныхвыходов ее на поверхность. Изобретение парового, а затем дизельного ибензинового двигателя привело к бурному развитию нефтедобывающейпромышленности.

  Нефть – это маслянистая горючая жидкость, обладающая специфическим запахом,обычно коричневого цвета  с зеленоватым или другим оттенком, иногда почтичерная, очень редко бесцветная.

ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И СОЕДИНЕНИЯ В НЕФТЯХ

  Нефти состоят главным образом из углерода – 79,5 – 87,5 % и водорода – 11,0 –14,5 % от массы нефти. Кроме них в нефтях присутствуют еще три элемента – сера,кислород и азот. Их общее количество обычно составляет 0,5 – 8 %. Внезначительных концентрациях в нефтях встречаются элементы: ванадий, никель,железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт,молибден, бор, мышьяк, калий и др. Их общее содержание не превышает 0,02 – 0,03% от массы нефти. Указанные элементы образуют органические и неорганическиесоединения, из которых состоят нефти. Кислород и азот находятся в нефтях тольков связанном состоянии. Сера может встречаться в свободном состоянии или входитьв состав сероводорода.

Углеводородные соединения

  В состав нефти входит около 425 углеводородных соединений.

  Нефть  в природных условиях состоит из смеси метановых, нафтеновых иароматических углеводородов. По углеводородному составу все нефтиподразделяются на: 1) метаново-нафтеновые, 2) нафтеново-метановые, 3)ароматическо-нафтеновые, 4) нафтеново-ароматические, 5) ароматическо-метановые,6) метаново-ароматические и 7) метаново-ароматическо-нафтеновые. Первым в этойклассификации ставится название углеводорода, содержание которого в составенефти меньше.

  В нефти также содержится некоторое количество твердых и газообразныхрастворенных углеводородов. Количество природного газа в кубометрах,растворенного в 1 т нефти в пластовых условиях, называется газовым фактором.

  В нефтяных (попутных) газах кроме метана и его газообразных гомологовсодержатся пары пентана, гексана и гептана.

Гетеросоединения

  Наряду с углеводородами в нефтях присутствуют химические соединения другихклассов. Обычно все эти классы объединяют в одну группу гетеросоединений (греч.«гетерос» – другой).

  В нефтях также обнаружено более 380 сложных гетеросоединений, в которых

куглеводородным ядрам присоединены такие элементы, как сера, азот и

кислород.Большинство из указанных соединений относится к классу сернистых

соединений– меркаптанов. Это очень слабые кислоты с неприятным запахом. С металлами ониобразуют солеобразные соединения – меркаптиды. В нефтях

меркаптаныпредставляют собой соединения, в которых к углеводородным

/> /> радикалам присоединена группа SH.

Рис. 1. Метилмеркаптан.

Меркаптаныразъедают трубы и другое металлическое оборудование буровых установок.

Главнуюмассу неуглеводородных соединений в нефтях составляют асфальтово-смолистыекомпоненты. Это темно-окрашенные вещества, содержащие помимо углерода иводорода кислород, азот и серу. Они представлены смолами и асфальтенами.Смолистые вещества заключают около 93% кислорода в нефтях. Кислород в нефтяхвстречается в связанном состоянии также в составе нафтеновых кислот (около 6%)– />, фенолов (не более 1%) – />,а также жирных кислот и их производных – />(Р).Содержание азота в нефтях не превышает 1%. Основная его масса содержится всмолах. Содержание смол в нефтях может достигать 60% от массы нефти,асфальтенов – 16%.

   Асфальтены представляют собой черноетвердое вещество. По составу они сходны со смолами, но характеризуются инымисоотношениями элементов. Они отличаются большим содержанием железа, ванадия,никеля и др. Если смолы растворяются в жидких углеводородах всех групп, тоасфальтены нерастворимы в метановых углеводородах, частично растворимы внафтеновых и лучше растворяются в ароматических. В “белых” нефтях смолысодержатся в малых количествах, а асфальтены вообще отсутствуют.

ПРОИЗВОДНЫЕ НЕФТЕЙ

   В 1888 г. предложено называть всегорючие ископаемые каустобиолитами. Они подразделяются на две группы: угли ибитумы. К битумам (лат. “битумен” – смола) отнесли нефть и горючие газы, атакже твердые вещества, родственные нефтям. При классификации производных нефтивыделяют две ветви. Одна из них объединяет последовательные продукты изменениянефтей с нафтеновым основанием – минералы асфальтового ряда. Ко второй ветвиотносятся продукты изменения нефтей с парафиновым основанием – минералыпарафинового ряда.

   Продукты изменения нефтей с нафтеновым основаниемподразделяют на три группы: группу асфальтов, группу асфальтитов и группукеритов. К первой группе относятся мальты и асфальты. Мальты – это черные,очень густые смолистые нефти. Они богаты серой и кислородом. Асфальты представляютсобой буро-черные или черные вязкие, слегка эластичные или твердые аморфныевещества. Асфальтиты отличаются от асфальтов большей твердостью, хрупкостью ибольшей обогащенностью смолисто-асфальтовыми компонентами. Мальты, асфальты иасфальтиты полностью растворяются в органических растворителях. В отличие отних кериты (нефтяные угли) не плавятся и не растворяются в органическихрастворителях.

   Основными продуктами изменения нефтей с парафиновымоснованием являются озокериты. Это – воскообразные вещества плотностью меньшеединицы. Они хорошо растворяются в бензине, бензоле, скипидаре и сероуглероде.Они легко воспламеняются и горят ярким коптящим пламенем. Озокерит – это смесьалканов от /> до />. Вторичные компонентыпредставлены маслами, смолами и асфальтенами.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ

   Главнейшим свойством нефти, принесшим им мировую славуисключительных энергоносителей, является их способность выделять при сгораниизначительное количество теплоты. Нефть и ее производные обладают наивысшейсреди всех видов топлив теплотой сгорания. Теплота сгорания нефти – 41 МДж/кг,бензина – 42 МДж/кг. Важным показателем для нефти является температура кипения,которая зависит от строения входящих в состав нефти углеводородов и колеблетсяот 50 до 550°С.

   Нефть, как и любая жидкость, при определеннойтемпературе закипает и переходит в газообразное состояние. Различные компонентынефти переходят в газообразное состояние при различной температуре. Так,температура кипения метана –161,5°С, этана –88°С, бутана 0,5°С, пентана 36,1°С.Легкие нефти кипят при 50–100°С, тяжелые – при температуре более 100°С.

   Различие температур кипения углеводородов используетсядля разделения нефти на температурные фракции. При нагревании нефти до180–200°С выкипают углеводороды бензиновой фракции, при 200–250°С –лигроиновой, при 250–315°С – керосиново-газойлевой и при 315–350°С – масляной.Остаток представлен гудроном. В состав бензиновой и лигроиновой фракций входятуглеводороды, содержащие 6–10 атомов углерода. Керосиновая фракция состоит изуглеводородов с />, газойлевая – /> и т.д.

   Важным является свойство нефтей растворятьуглеводородные газы. В 1 м3 нефти может раствориться до 400 м3горючих газов. Большое значение имеет выяснение условий растворения нефти иприродных газов в воде. Нефтяные углеводороды растворяются в воде крайненезначительно. Нефти различаются по плотности. Плотность нефти, измеренной при20°С, отнесенной к плотности воды, измеренной при 4°С, называетсяотносительной. Нефти с относительной плотностью 0,85 называются легкими, сотносительной плотностью от 0,85 до 0,90 – средними, а с относительнойплотностью свыше 0,90 – тяжелыми. В тяжелых нефтях содержатся в основномциклические углеводороды. Цвет нефти зависит от ее плотности: светлые нефтиобладают меньшей плотностью, чем темные. А чем больше в нефти смол иасфальтенов, тем выше ее плотность. При добыче нефти важно знать ее вязкость.Различают динамическую и кинематическую вязкость. Динамической вязкостьюназывается внутреннее сопротивление отдельных частиц жидкости движению общегопотока. У легких нефтей вязкость меньше, чем у тяжелых. При добыче и дальнейшейтранспортировке тяжелые нефти подогревают. Кинематической вязкостью называетсяотношение динамической вязкости к плотности среды. Большое значение имеетзнание поверхностного натяжения нефти. При соприкосновении нефти и воды междуними возникает поверхность типа упругой мембраны. Капиллярные явления используютсяпри добыче нефти. Силы взаимодействия воды с горной породой больше, чем унефти. Поэтому вода способна вытеснить нефть из мелких трещин в более крупные.Для увеличения нефтеотдачи пластов используются специальныеповерхностно-активные вещества (ПАВ). Нефти имеют неодинаковые оптическиесвойства. Под действием ультрафиолетовых лучей нефть способна светиться. Приэтом легкие нефти светятся голубым светом, тяжелые – бурым и желто-бурым. Этоиспользуется при поиске нефти. Нефть является диэлектриком и имеет высокоеудельное сопротивление. На этом основаны электрометрические методы установленияв разрезе, вскрытом буровой скважиной, нефтеносных пластов.

ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТЕЙ

   Существуют две теории происхождения нефти: биогенная иабиогенная. Сторонники первой – органики – считают, что нефть образовалась восадочном чехле земной коры в результате глубокого преобразования животных ирастительных организмов, живших миллионы лет назад. Другие – неорганики –доказывают, что нефть образовались в мантии земли неорганическим путем. Ответна этот вопрос даст ответ на другой вопрос: в каких конкретных точкахобразуется нефть?

ОРГАНИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ

   Органическая концепция начинает развиваться послесоздания работы М. В. Ломоносова о нефти. Он писал: «Увериться можем опроисхождении сих горючих подземных материй из растущих вещей их легкостью».Сторонники органической концепции также спорили о том, что явилось исходнымвеществом для нефти: растения или животные? Победилите, кто утверждал: и растения, и животные. Другим предметом спора было местозалегания нефти. Одни ученые считали, что нефть залегает там же, где иобразовалась, другие, что нефть образовалась в одном месте, а скопилась вдругом. Победила вторая точка зрения.

   Органическая концепция в своем развитии опирается нагеологические наблюдения. Так, 99,9% известных скоплений нефти приурочено косадочным толщам. Поэтому ученые считают, что нефть является продуктом процессаосадонакопления. Было установлено, что залежи нефти находятся в линзахпроницаемых пород, окруженных непроницаемыми породами.

   Интересными оказались результаты исследования осадочныхпород. Так, в глине в 2–4 раза больше органического вещества, чем в песке.Данное органическое вещество (ОВ) подразделяется на три фракции: битумоиды,гуминовые кислоты и кероген. Битумоиды сходны по составу с нефтями в залежах.Они составляют до 10–15 % ОВ. Битумоиды на 5–55 % состоят из углеводородов.Поэтому чем больше углеводородов в осадке, тем богаче эти породы битумоидами.ОВ состоит на 15–20 % из гуминовых кислот. Нерастворимое осадочное органическоевещество называется керогеном. Кероген сходен по составу с бурым углем. ОВсостоит на 70–80 % из него.

   Битумоиды рассеянного ОВ подобны липоидам – жирам,состоящим из длинным углеродных цепей. Отсюда сделан вывод: липоиды,синтезируемые организмами, являются источником битумоидов в осадках. Внастоящее время можно считать доказанной возможность образования углеводородовиз липоидов, белков и углеводов. Липоиды по своему химическому составу стоятближе всего к соединениям, входящим в состав нефти. Некоторые ученые полагают,что уже само механическое накопление углеводородов, попадающих из живоговещества в осадок, может привести к образованию нефти. На процесс происхождениянефти также влияют горные породы. Так, алюмосиликаты, из которых состоит глина,являются катализаторами  в процессе образования нефти. И именно в глинистыхпородах происходит преобразование рассеянного ОВ.

   С позиций современной органической позиции нефтьобразуется следующим образом.

   Моря и озера населены планктоном. После его отмиранияостатки растений и животных организмов падают на дно, образуя толстый слой ила.После этого начинается биохимическая стадия образования нефти. Микроорганизмыпри ограниченном доступе кислорода перерабатывают белки, углеводы и т.д. Приютом образуются метан, углекислый газ, вода и немного углеводородов. Даннаястадия происходит в нескольких метрах от дна моря. Затем осадок уплотняется:происходит диагенез. Начинаются химические реакции между веществами поддействием температуры и давления. Сложные вещества разлагаются на болеепростые. Биохимические процессы затухают. С увеличением глубины растетсодержание рассеянной нефти. Так, на глубине до 1,5 км идет газообразование, наинтервале 1,5–8,5 км идет образование жидких углеводородов – микронефти – притемпературе от 60 до 160°С. А на больших глубинах при температуре 150 –200°Собразуется метан. По мере уплотнения илов микронефть выжимается в вышележащиепесчаники. Это процесс первичной миграции. Затем под влиянием различных силмикронефть перемещается вверх по наклону. Это вторичная миграция, котораяявляется периодом формирования самого месторождения.

НЕОРГАНИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ

   Существует несколько вариантов концепциинеорганического происхождения нефти.

   Наиболее последовательной является минеральная(карбидная) гипотеза Менделеева. Менделеев доказывает, что при образованиинефти главным остатком разложения является  уголь, а в Пенсильвании и Канаденефть встречается в девонских и силурийских пластах, угля не заключающих. Изживотного жира нефть также не могла произойти, так как они бы дали многоазотистых соединений, которых мало в нефти. Причем запасы нефти огромны, и дляих образования потребовалось бы много жиров. Менделеев полагает, что вода,проникая глубоко в землю и встречая там углеродистое железо, реагирует с ним идает окислы и углеводороды (пары нефти). Они поднимались до холодных слоев идавали нефть и, если не было бы препятствий, поднимались бы на поверхность.Сторонники органической концепции признают, что  Менделеевым «впервые серьезнои научно был поставлен вопрос о генезисе нефти».

   В 1950 г. профессор Кудрявцев выдвинул магматическуюгипотезу образования нефти. Кудрявцев считает, что в мантии Земли при высокойтемпературе образуются углеводородные радикалы СН, СН2 и СН3.Вследствие перепада давления они перемещаются ближе к земной поверхности. Врезультате понижения температуры радикалы реагируют между собой и с водородом,образуя большое количество простых и сложных углеводородов. К ним примешиваютсяуглеводороды, полученные из окиси углерода и водорода. Дальнейшее движениеуглеводородов, обусловленное огромным перепадом давлений и разностью давленийнефти и воды, происходит по заполненным водой трещинам и приводит их наповерхность или в ловушки (часть природного резервуара, в которой можетустановиться равновесие между газом, нефтью и водой).

   Существует и космическая гипотеза неорганическогопроисхождения нефти. Согласно данной гипотезе, Земля при остывании и формированииее как планеты захватила водород из первичной газовой материи. Этот водород,перемещаясь по глубинным разломам на поверхность, вступает в реакцию суглеродом жидкой магмы и образует нефтяные углеводороды.

   Неорганическая концепция, так же как и органическая,опирается на наблюдения. Так, известно около 30 залежей нефти, приуроченных кизверженным и метаморфическим породам. Подсчитано, что ежегодно вулканывыбрасывают около 3,3´105т углеводородов.

   Для доказательства карбидной теории на чугундействовали соляной и серной кислотами, и был получен водород и смесьуглеводородов, имеющих запах нефти.

*         *         *

   В настоящее время господствующей является органическаяконцепция. Она отличается большей стройностью,зрелостью и завершенностью суждений. В рамках неорганической концепциисуществует несколько гипотез, подчас взаимоисключающих друг друга.

ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ

   Нефть, получаемая непосредственно из скважин,называется сырой. В различных отраслях народного хозяйства применяются каксырая нефть, так и различные продукты, получаемые из нее в результатепереработки.

   В настоящее время из нефти путем сложноймногоступенчатой переработки извлекается много составных частей.

   В процессе первичной переработки из нефти удаляют пластовуюводу и неорганические вещества. Перед перегонкой в ректификационной колонненефть нагревают до 350°С, перед этим отогнав из нефти летучие углеводороды.Первыми переходят в парообразное состояние  и отгоняются углеводороды снебольшим количеством атомов углерода. С повышением температуры смесиперегоняются углеводороды с более высокой температурой кипения. При такойперегонке получают следующие фракции (смесь жидкостей с близкими температурамикипения, полученная в результате первичной перегонки)/> .

1.    Газолиноваяфракция, собираемая от 40 до 200°С, содержит углеводороды от /> до />; при дальнейшей перегонкеполучают газолин, бензин и т.д.

2.    Лигроиноваяфракция, собираемая в пределах от 150 до 250°С, содержит углеводороды от /> до />; лигроин применяется какгорючее для тракторов.

3.    Керосиноваяфракция, собираемая от 180 до 300°С, содержит углеводороды от /> до />; керосин после очистки используетсякак горючее для тракторов, реактивных самолетов и ракет.

4.    Газойлеваяфракция, собираемая свыше 275°С; газойль – дизельное топливо – используется вдизельных двигателях.

5.    Остатокпосле перегонки нефти – мазут. Мазут – это масло, состоящее из углеводородов,содержащих до сорока атомов углерода. Температура кипения мазута – свыше 350°С.При его повторной перегонке получают смазочные масла, парафиновый воск иасфальт (битум). Смазочные масла – смесь нелетучих жидкостей, полученных приперегонке мазута в вакууме. Парафиновый воск – мягкое твердое вещество, котороеотделяют от смазочного масла после перегонки мазута в вакууме. Битум –жидкость, которая остается после перегонки мазута в вакууме. Это деготь,черное, полутвердое при температуре 20°С вещество.

   Главный недостаток перегонки нефти – малый выходбензина (не более 20%). Его выход можно увеличить с помощью крекинга ириформинга. Крекинг – это реакция, при которой разрываются длинные цепи алканови образуются более легкие алканы и алкены. Риформингом называется процессоблагораживания бензина, в котором бензин получается из легких фракций путемразрыва прямой цепи молекул алканов и преобразования их в молекулы сразветвленными цепями. Крекинг проводится при высокой температуре (термическийкрекинг) или в присутствии катализатора (каталитический крекинг). Бензин,полученный с помощью каталитического крекинга, обладает большей детонационнойстойкостью, потому что в нем содержится большое количество разветвленныхуглеводородов. Такой бензин более устойчив при хранении. Качество бензинаопределяется по его октановому числу. Оно изменяется от 0 до 100 иувеличивается при использовании антидетонаторов, например, тетраэтилсвинец />.

   При температуре 700°С и выше происходит пиролиз нефти –разложение органических веществ без доступа воздуха. Главными продуктамипиролиза являются непредельные газообразные (этилен, ацетилен) и ароматические(толуол, бензол и др.)  углеводороды.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ

   В настоящее время из нефти получают тысячи продуктов.Основными группами являются жидкое топливо, газообразное топливо, твердоетопливо (нефтяной кокс), смазочные и специальные масла, парафины и церезины,битумы, ароматические соединения, сажа, ацетилен, этилен, нефтяные кислоты и ихсоли, высшие спирты и т.д.

   Наибольшее применение продукты переработки нефтинаходят в топливно-энергетической отрасли. Например, мазут обладает почти вполтора раза более высокой теплотой сгорания по сравнению с лучшими углями. Онзанимает мало места при сгорании и не дает твердых остатков при горении. Заменатвердых видов топлива мазутом на ТЭС, заводах и на железнодорожном и водномтранспорте дает огромную экономию средств, способствует быстрому развитиюосновных отраслей промышленности и транспорта.

   Энергетическое направление в использовании нефти до сихпор остается главным во всем мире. Доля нефти в мировом энергобалансесоставляет более 46%.

   Однако в последние годы продукты переработки нефти всешире используются как сырье для химической промышленности. Около 8% добываемойнефти потребляются в качестве сырья для современной химии. Например, этиловыйспирт применяется примерно в 150 отраслях производства. В химическойпромышленности применяются формальдегид (HCHO),пластмассы, синтетические волокна, синтетический каучук, аммиак, этиловый спирти т.д.

   Продукты переработки нефти применяются и в сельскомхозяйстве. Здесь используются стимуляторы роста, протравители семян,ядохимикаты, азотные удобрения, мочевина, пленки для парников и т.д. Вмашиностроении и металлургии применяются универсальные клеи, детали и частиаппаратов из пластмасс, смазочные масла и др. Широкое применение нашел нефтянойкокс, как анодная масса при электровыплавке. Прессованная сажа идет наогнестойкие обкладки в печах. В пищевой промышленности применяютсяполиэтиленовые упаковки, пищевые кислоты, консервирующие средства, парафин,производятся белково-витаминные концентраты, исходным сырьем для которых служатметиловый и этиловый спирты и метан. В фармацевтической и парфюрмернойпромышленности из производных переработки нефти изготовляют нашатырный спирт,хлороформ, формалин, аспирин, вазелин и др. Производные нефтесинтеза находятширокое применение и в деревообрабатывающей, текстильной, кожевенно-обувной и строительнойпромышленности.

   Химизация нефти позволила сократить расходы пищевыхпродуктов на технические цели.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

   Нефть (и  газ) останутся в ближайшем будущем основойобеспечения энергией народного хозяйства и сырьем нефтегазохимической промышленности.Здесь будет многое зависеть от успехов в области поисков, разведки и разработкинефтяных (и газовых) месторождений. Но ресурсы  нефти (и газа) в природеограничены. Бурное наращивание в течение последних десятилетий их добычипривело к относительному истощению наиболее крупных и благоприятнорасположенных месторождений.

   В проблеме рационального использования нефти (и газа)большое значение имеет повышение коэффициента их полезного использования. Одноиз основных направлений здесь предполагает углубление уровня переработки нефтив целях обеспечения потребности страны в светлых нефтепродуктах инефтехимическом сырье. Другим эффективным направлением является снижениеудельного расхода топлива на производство тепловой и электрической энергии, а такжеповсеместное снижение удельного расхода электрической и тепловой энергии вовсех звеньях народного хозяйства.

Использованная литература:

1)    Судо М. М. Нефть и горючие газы всовременном мире. – М.: Недра, 1984.

2)    Химия. Школьный иллюстрированныйсправочник. – М.: Росмэн, 1995.

3)  Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Органическая химия: учебникдля 10 кл. сред. шк. – М.: Просвещение, 1991.

/>

www.ronl.ru

Реферат - Нефть - Химия

Реферат на тему

“Нефть”.

Нефть -масляная горючая жидкость обычно темного цвета со своеобразным запахом ; она немного легче воды и в ней не растворяется.

То что нефть в основном состоит из углеводородов можно легко подтвердить на следующем опыте. Поставим пробирку с нефтью на огонь предварительно прикрепив к ней трубку с отверстиями для входа и выхода газа. К концу трубки закрепим еще одну пробирку. Нагрев пробирку с нефтью можно заметить что перегоняется она не при определенной температуре, как индивидуальные вещества, а в широком интервале температур. Сначала при умеренном нагревании перегоняются преимущественно вещества с большей молекулярной массой. Состав нефти неоднороден. Обычно все они содержат 3 вида углеводородов : парафины(обычно нормального строения), циклопарафины (нафтены) и ароматические, хотя соотношения этих углеводородов бывают разные. Например нефть Мангышлака богата предельными углеводородами, в районе Баку -циклопарафинами, с острова Борнео богата ароматическими углеводородами.

Все нефти при простой перегонке разделяются на фракции :

1) Газовая фракция ( t кипения до 40 ° C ) содержит нормальные и разветвленные алканы до C 5 .

2) Бензин (газолин) ( t ° кипения 40-180 ° C) содержит до 20% от общего состава. Углеводороды- C 6 -C 10 .

3) Керосин ( t ° кипения 180-230 ° C) -содержит углеводороды C 11 -С 12 В основном используется в качестве топлива.

4) Легкий газойль( t ° 230-305 ° C ) -легкое дизельное топливо, в состав входят C 13 -C 17 . Используют как дизельное топливо.

5) Тяжелый газойль и легкий дистиллят. ( t ° кипения 305-405 ° С). С 18 -С 25 .

6) Смазочные масла( t ° кипения 405-515 ° C) . Содержат углеводороды C 26 -C 38 , Из которых наиболее известен вазелин.

7) Остаток после перегонки называют асфальтом или гудроном.

Помимо углеводородов нефть содержит около 10% сернистых, азотистых, и кислородсодержащих соединений.

Самое распространенное топливо на сегодняшний день -Бензин. Он применяется в качестве горючего для автомашин и самолетов с поршневыми двигателями. Он используется также как растворитель масел, каучука, для очистки тканей и т.д.

Лигроин является горючим для тракторов.

Керосин -горючее для тракторов, реактивных самолетов и ракет.

Газойль используется в качестве горючего для дизелей.

После отгонки из нефти светлых продуктов остается вязкая черная жидкость -мазут. Из него путем дополнительной перегонки получают смазочные масла : автотракторные, авиационные, дизельные и др. Кроме переработки на смазочные масла мазут подвергается химической переработки на бензин, а также используется как жидкое топливо в котельных установках. Из некоторых сортов нефти выделяют смесь твердых углеводородов -парафин ; смешивая твердые и жидкие углеводороды получают вазелин.

Одной из самых важных характеристик бензина является детонация. Детонация -это взрывное сгорание бензина. Наименьшей стойкостью к детонации обладают парафины нормального строения. Углеводороды разветвленные, а также непредельные и ароматические более устойчивы к детонации ; они допускают более сильное сжатие горючей смеси и, следовательно, позволяют конструировать более мощные двигатели.

Для количественной характеристики детонационной стойкости бензинов выработана октановая школа. Каждый углеводород и каждый сорт бензина характеризуется определенным октановым числом. Октановое число изооктана (2,2,4 -триметилпентана), обладающего высокой детонационной стойкостью принято за 100. Октановое число н -гептан, чрезвычайно легко детонирующего, принято за 0. Если говорят, что бензин имеет октановое число 76, то это значит, что он допускает такое же сжатие в цилиндре без детонации, как смесь из 76% изооктана и 24% гептана.

Бензины извлекаемые из нефти, имеют сравнительно низкие октановые числа. Применяя специальные способы переработки получают бензины с более высокими октановыми числами.

www.ronl.ru