Реферат: Нефть - чёрное золото планеты. Нефть реферат химия


Реферат - Нефть - Химия

Общая характеристика нефти и нефтепродуктов

Важнейшим источником полученияразличных углеводородов в промышленности является нефть.

Физические свойства нефти и нахождение её вприроде. Нефть представляет собой маслянистую жидкость обычно тёмного цветасо своеобразным запахом. Она немного легче воды и в воде не растворяется.

/>

Рисунок 1. Геологический разрезнефтеносной местности.

Нефть залегает в земле,заполняя пустоты между частицами различных горных пород (рис. 1). Для добыванияеё бурят сква­жины (рис. 2). Если нефть богата газами, она под давлением ихсама поднимается на поверхность, если же давление газов для этого недостаточно,в нефтяном пласту создают искусственное давление путём нагнетания туда газа,воздуха или воды (рис. 3).

В царской России нефть добывалась почтиисключительно на Кавказе (Баку, Грозный). За годы советской власти разведано ивведено в эксплуатацию много новых месторождений. Между Вол­гой и Ураломоткрыто «Второе Баку» — громадный нефтеносный район, значительно превосходящийпо площади бакинское месторождение.   Богаты    нефтью   также  месторождения:    Эмбенское, Дагестанское, Западноукраинское,  Сахалинское,Ухтинское и др. За   годы   советской власти  произошёл   грандиозный рост до­бычи   нефти   в   стране.

/>

Рисунок 2.Наклонное бурениескважин позволяет добывать нефть из-под водоёмов и капитальных сооружений.

Состав нефти. Если нефть нагревать в приборе,изображённом на рисунке 4, то можно заметить, что она кипит и перегоняется непри постоянной температуре, что характерно для чистых веществ, а в широкоминтервале температур. Это значит, что нефть пред­ставляет собой неиндивидуальное вещество, а смесь веществ. При нагревании нефти сначалаперегоняются вещества с меньшим молекулярным весом, обладающие более низкойтемпературой ки­пения, затем температура смеси постепенно повышается, и начи­наютперегоняться вещества с большим молекулярным весом, имею­щие более высокуютемпературу кипения, и т. д.

/>

Рисунок 3.Нефтьподнимается под давлением нагнетаемой в пласт

В состав нефти входят главнымобразом углеводороды. Основ­ную массу её составляют жидкие углеводороды, в нихрастворены газообразные и твёрдые углеводороды.

/>

Рисунок 4. Перегонка   нефти в лаборатории.

Состав нефти различныхместорождений неодинаков. Грознен­ская и западноукраинская нефть состоятглавным образом из пре­дельных углеводородов. Бакинская нефть состоитпреимущест­венно из циклических углеводородов — цикланов. Цикланы — этоуглеводороды, отличающиеся по своему строению от предельных тем, что содержатзамкнутые цепи (циклы) углеродных атомов, например:

/>

Цикланы были открыты в нефти и изученывыдающимся учени­ком А. М. Бутлерова, профессором Московского университета В.В. Map ков пиковым.

Нефтепродукты и ихприменение. Так ках нефть— это смесь углеводородов различного молекулярного веса, имеющих разныетемпературы кипения, то перегонкой её разделяют на отдельные нефтепродукты(рис. 5): бензин, содержащий наиболее лёгкие углеводороды, кипящие от 40до 200°, с числом атомов углерода в молекулах от 5 до 11; лигроин, содержащийуглеводороды с большим числом атомов углерода, с темп, кипения от 120 до 240°; керосинс темп, кипения от 150 до 310° и, далее, соляровое масло. Послеотгонки из нефти этих продуктов остаётся вязкая чёрная жидкость — мазут.

/>

Рисунок 5. Температура кипения     различных видовтоплива,  получаемых из нефти.

/>

Рисунок 6. Важнейшие продукты, получаемые из нефти.

Бензин применяется в качествегорючего для двигателей внут­реннего сгорания. В зависимости от назначения онподразделяется на два основных сорта: авиационный и автомобильный. Бензин ис­пользуетсятакже в качестве растворителя масел, каучука, для очистки тканей от жирныхпятен и т. п. Керосин применяется как горючее для тракторов. Он используетсятакже для освещения. Соляровое масло применяется в качестве горючего длядизелей.

Из мазута путём дополнительнойперегонки получают смазоч­ные масла для смазки различных механизмов. Перегонкуведут под уменьшенным давлением, чтобы снизить температуру кипенияуглеводородов и избежать разложения их при нагревании.

После перегонки мазутаостаётся нелетучая тёмная масса — гудрон, идущая на асфальтированиеулиц. Важнейшие продукты, получаемые из нефти, указаны в таблице (рис. 6).

Из некоторых сортов нефтивыделяют твёрдые углеводороды — так называемый парафин (идущий,например, на изготовление све­чей) и смесь жидких углеводородов с твёрдыми — вазелин.

Кроме переработки на смазочныемасла, мазут применяется в качестве топлива в заводских и паровозных топках, вкоторые ом подаётся при помощи форсунок. Большие количества мазута подвергаютсяхимической переработке в бензин и другие виды топлива.

Промышленная переработка нефти

Перегонка нефти. Сначалаперегонку нефти в промышленности производили по тому же принципу, что и вописанном выше лабо­раторном опыте. Нефть нагревали в особых резервуарах — «ку­бах»,выделяющиеся пары отбирали в определённых интервалах температур иконденсировали, получая таким образом бензин, керосин и другие нефтепродукты.Но когда сильно возросла по­требность в жидком топливе, такой способ оказалсяневыгодным, та к как он требовал много времени и большого расхода топлива на на­греваниенефти, не обеспечивал высокой производительности и до­статочно хорошегоразделения нефти на отдельные нефтепродукты.

В настоящее время перегонкунефти в промышленности произ­водят на непрерывно действующих так называемыхтрубчатых установках (рис. 7), отвечающих требованиям современного про­изводства.Установка состоит из двух сооружений — трубчатой печи для нагрева нефти иректификационной колонны для разде­ления нефти на отдельные продукты.

Трубчатая печь представляетсобой помещение, выложенное внутри огнеупорным кирпичом. Внутри печи расположенмного­кратно изогнутый стальной трубопровод. Печь обогревается горя­щиммазутом, подаваемым в неё при помощи форсунок. По трубо­проводу непрерывно, спомощью насоса, подаётся нефть. В нём она быстро нагревается до 300—325° и ввиде смеси жидкости и пара поступает далее в ректификационную колонну.

Ректификационная колонна имеетвнутри ряд горизонтальных перегородок с отверстиями — так называемых тарелок.Пары нефти, поступая вколонну, поднимаются вверх и проходят через отверстия в тарелках. Постепенноохлаждаясь, они сжижаются на тех или иных тарелках в зависимости от температуркипения. Углеводороды, менее летучие, сжижаются уже на первых тарелках, образуясоляровое масло; более летучие углеводороды собираются выше и образуют керосин;ещё выше собирается лигроин; наиболее летучие углеводороды выходят в виде паровиз колонны и образуют бензин. Часть бензина подаётся в колонну в виде орошениядля охлаждения и конденсации поднимающихся паров. Жидкая часть нефти,поступающей в колонну, стекает по тарелкам вниз, обра­зуя мазут. Чтобыоблегчить испарение летучих углеводородов, задерживающихся в мазуте, снизунавстречу стекающему мазуту подают перегретый пар.

/>

Рисунок 7. Схема трубчатой установки для непрерывнойперегонки нефти.

Устройство тарелоксхематически изображено на рисунке 8. Отверстия в тарелках, через которыепроходят поднимающиеся кверху пары, имеют небольшие патрубки, покрытые сверхукол­пачками с зубчатыми краями. Через зазоры, образующиеся в местесоприкосновения колпачка с тарелкой, и проходят вверх пары углеводородов.Пробулькивая через жидкость на тарелке, пары охлаждаются, вследствие чегонаименее летучие составные части их сжижаются, а более летучие увлекаются на следующиетарелки. Жидкость, находящаяся на тарелке, нагревается проходящими парами,вследствие чего летучие углеводороды из неё испаряются и поднимаются кверху.Избыток жидкости, собирающейся на та­релке, стекает по переточной трубке нанижерасположенную тарелку, где проходят аналогичные явления. Процессы испаренияи конденсации, многократно повторяясь на ряде тарелок, приво­дят к разделениюнефти на нужные продукты.

Крекинг нефти. При перегонкенефти выход бензина составляет лишь 10—15%. Такое количество бензина не можетудовлетворить всё возрастающий спрос на него со стороны авиации и автомобиль­ноготранспорта. Источником получения из нефти дополнительного количества бензинаявляется крекинг-процесс.

Если в нагреваемую на силь­номпламени трубку (заполнен­ную железными стружками для улучшения теплопередачи)пус­кать из воронки по каплям керосин или смазочное масло, очищенные отнепредельных уг­леводородов (рис. 9), то в U-образной трубке вскоре будет собираться жидкость, а в цилин­дренад водой — газ. Получен­ная жидкость, в отличие от взя­той для реакции,обесцвечивает бромную воду, т. е. содержит непредельные соединения. Соб­ранныйгаз хорошо горит и так­же обесцвечивает бромную воду.

Результаты опыта объясня­ютсятем, что при нагревании произошёл распад углеводородов, например:

/>

Рисунок 8. Схемаустройства тарелок ректификационной колонны.

/>

Образовалась смесь предельныхи непредельных углеводородов с меньшими молекулярными весами, аналогичнаябензину.

Получившиеся жидкие веществачастично могут разлагаться далее, например:

/>

Эти реакции приводят кобразованию   газообразных веществ.

Процесс химического разложенияуглеводородов нефти на более, летучие вещества называется крекингом (крекинг — расщепление). Крекинг даётвозможность повысить выход бензина из нефти до 50% и более.

Крекинг-процесс был изобретёнрусским инженером В. Г. Шу­ховым в 1891 г. Сначала этим изобретениемвоспользовались американские фирмы. В России крекинг-процесс получил промыш­ленноеприменение после Великой Октябрьской социалистиче­ской революции (рис. 10).

/>

Рисунок 9. Крекингкеросина (лабораторный опыт).

Существуют два вида крекинга —термический, когда расщеп­ление углеводородов производится при высокойтемпературе, и каталитический, идущий при повышенной температуре с приме­нениемкатализаторов.

/>

Рисунок 10. Общий вид крекинг-завода.

Термический крекингосуществляют, пропуская иефшпродукгы, например мазут, через трубчатую печь (см.выше), где они нагре­ваются примерно до 500° под давлением в несколько десятковатмосфер. Чтобы разделить образующуюся смесь жидких и газо­образныхуглеводородов, продукты крекинга направляют в ректи­фикационную колонну, спринципом действия которой мы уже знакомы.

Бензин термического крекингасущественно отличается от бен­зина прямой гонки тем, что со держит в своёмсоставе непредельные углеводороды.

Каталитический крекингосуществляют, пропуская пары тяжё­лых углеводородов в реакторы, заполненныекатализатором (зёрна алюмосиликатов). Продукты крекинга из реактора поступаютна ректификацию. Применение ката­лизаторов позволяет проводить крекинг приболее низких темпе­ратурах и давлении, направлять его в сторону образованиянаибо­лее ценных продуктов и получать бензин высокого качества.

Газы крекинга содержат разно­образныепредельные и непредель­ные углеводороды (рис. 11), что делает их ценным сырьёмдля орга­нического синтеза. По решению XX съезда Коммунистической пар­тии одной из важнейших задачхимической и нефтяной промыш­ленности в шестой пятилетке яв­ляется резкоеповышение использо; вания нефтяных, природных газов и нефтепродуктов для произ­водствасинтетического каучука, спирта, моющих средств и других химических продуктов.

/>

Рисунок 11. Примерный  составгазов термического крекинга   нефти.

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 нейне растворяется.

  То чтонефть в основном состоит из углеводородов можно легко подтвердить на следующемопыте. Поставим пробирку с нефтью на огонь предварительно прикрепив к нейтрубку с отверстиями для входа и выхода газа. К концу трубки закрепим еще однупробирку. Нагрев пробирку с нефтью можно заметить что перегоняется она не приопределенной температуре, как индивидуальные вещества, а в широком интервалетемператур. Сначала при умеренном нагревании перегоняются преимущественновещества с большей молекулярной массой. Состав нефти неоднороден. Обычно всеони содержат 3 вида углеводородов:парафины(обычно нормальногостроения), циклопарафины (нафтены) и ароматические, хотя соотношения этихуглеводородов бывают разные. Например нефть Мангышлака богата предельнымиуглеводородами, в районе Баку -циклопарафинами, с острова Борнео богата ароматическимиуглеводородами.

  Все нефтипри простой перегонке разделяются на фракции:

1) Газовая фракция (tкипения до 40°C) содержит нормальные иразветвленные алканы до C5.

2) Бензин (газолин) (t°кипения 40-180°C)содержит до 20% от общегосостава. Углеводороды- C6-C10.

3) Керосин (t°кипения 180-230°C)-содержит углеводороды C11-С12В основном используется вкачестве топлива.

4) Легкий газойль(t°230-305°C) -легкое дизельное топливо, всостав входят C13-C17. Используют как дизельное топливо.

5) Тяжелый газойль и легкийдистиллят. (t°кипения 305-405°С). С18-С25.

6)  Смазочные масла(t°кипения 405-515°C). Содержат углеводороды C26-C38, Из которых наиболее известенвазелин.

7) Остаток после перегонкиназывают асфальтом или гудроном.

 

 

Помимоуглеводородов нефть содержит около 10% сернистых, азотистых, икислородсодержащих соединений.

  Самоераспространенное топливо на сегодняшний день -Бензин. Он применяется в качествегорючего для автомашин и самолетов с поршневыми двигателями. Он используетсятакже как растворитель масел, каучука, для очистки тканей и т.д.

  Лигроинявляется горючим для тракторов.

  Керосин-горючее для тракторов, реактивных самолетов и ракет.

  Газойльиспользуется в качестве горючего для дизелей.

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

  Одной изсамых важных характеристик бензина является детонация. Детонация -это взрывноесгорание бензина. Наименьшей стойкостью к детонации обладают парафинынормального строения. Углеводороды разветвленные, а также непредельные иароматические более устойчивы к детонации;они допускают более сильноесжатие горючей смеси и, следовательно, позволяют конструировать более мощныедвигатели.

  Дляколичественной характеристики детонационной стойкости бензинов выработанаоктановая школа. Каждый углеводород и каждый сорт бензина характеризуетсяопределенным 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. Еслиговорят, что бензин имеет октановое число 76, то это значит, что он допускаеттакое же сжатие в цилиндре без детонации, как смесь из 76% изооктана и 24%гептана.

 

 

  Бензиныизвлекаемые из нефти, имеют сравнительно низкие октановые числа. Применяяспециальные способы переработки получают бензины с более высокими октановыми числами.

www.ronl.ru

Доклад - Общая характеристика нефти и нефтепродуктов

Общая характеристика нефти и нефтепродуктов

Важнейшим источником получения различных углеводородов в промышленности является нефть.

Физические свойства нефти и нахождение её в природе. Нефть представляет собой маслянистую жидкость обычно тёмного цвета со своеобразным запахом. Она немного легче воды и в воде не растворяется.

Рисунок 1. Геологический разрез нефтеносной местности.

Нефть залегает в земле, заполняя пустоты между частицами различных горных пород (рис. 1). Для добывания её бурят скважины (рис. 2). Если нефть богата газами, она под давлением их сама поднимается на поверхность, если же давление газов для этого недостаточно, в нефтяном пласту создают искусственное давление путём нагнетания туда газа, воздуха или воды (рис. 3).

В царской России нефть добывалась почти исключительно на Кавказе (Баку, Грозный). За годы советской власти разведано и введено в эксплуатацию много новых месторождений. Между Волгой и Уралом открыто «Второе Баку» — громадный нефтеносный район, значительно превосходящий по площади бакинское месторождение. Богаты нефтью также месторождения: Эмбенское, Дагестанское, Западноукраинское, Сахалинское, Ухтинское и др. За годы советской власти произошёл грандиозный рост добычи нефти в стране.

Рисунок 2.Наклонное бурение скважин позволяет добывать нефть из-под водоёмов и капитальных сооружений.

Состав нефти. Если нефть нагревать в приборе, изображённом на рисунке 4, то можно заметить, что она кипит и перегоняется не при постоянной температуре, что характерно для чистых веществ, а в широком интервале температур. Это значит, что нефть представляет собой не индивидуальное вещество, а смесь веществ. При нагревании нефти сначала перегоняются вещества с меньшим молекулярным весом, обладающие более низкой температурой кипения, затем температура смеси постепенно повышается, и начинают перегоняться вещества с большим молекулярным весом, имеющие более высокую температуру кипения, и т. д.

Рисунок 3.Нефть поднимается под давлением нагнетаемой в пласт

В состав нефти входят главным образом углеводороды. Основную массу её составляют жидкие углеводороды, в них растворены газообразные и твёрдые углеводороды.

Рисунок 4. Перегонка нефти в лаборатории.

Состав нефти различных месторождений неодинаков. Грозненская и западноукраинская нефть состоят главным образом из предельных углеводородов. Бакинская нефть состоит преимущест­венно из циклических углеводородов — цикланов. Цикланы — это углеводороды, отличающиеся по своему строению от предельных тем, что содержат замкнутые цепи (циклы) углеродных атомов, например:

Цикланы были открыты в нефти и изучены выдающимся учеником А. М. Бутлерова, профессором Московского университета В. В. Map ков пиковым.

Нефтепродукты и их применение. Так ках нефть — это смесь углеводородов различного молекулярного веса, имеющих разные температуры кипения, то перегонкой её разделяют на отдельные нефтепродукты (рис. 5): бензин, содержащий наиболее лёгкие углеводороды, кипящие от 40 до 200°, с числом атомов углерода в молекулах от 5 до 11; лигроин, содержащий углеводороды с большим числом атомов углерода, с темп, кипения от 120 до 240°; керосин с темп, кипения от 150 до 310° и, далее, соляровое масло. После отгонки из нефти этих продуктов остаётся вязкая чёрная жидкость — мазут.

Рисунок 5. Температура кипения различных видов топлива, получаемых из нефти.

Рисунок 6. Важнейшие продукты, получаемые из нефти.

Бензин применяется в качестве горючего для двигателей внутреннего сгорания. В зависимости от назначения он подразделяется на два основных сорта: авиационный и автомобильный. Бензин используется также в качестве растворителя масел, каучука, для очистки тканей от жирных пятен и т. п. Керосин применяется как горючее для тракторов. Он используется также для освещения. Соляровое масло применяется в качестве горючего для дизелей.

Из мазута путём дополнительной перегонки получают смазочные масла для смазки различных механизмов. Перегонку ведут под уменьшенным давлением, чтобы снизить температуру кипения углеводородов и избежать разложения их при нагревании.

После перегонки мазута остаётся нелетучая тёмная масса — гудрон, идущая на асфальтирование улиц. Важнейшие продукты, получаемые из нефти, указаны в таблице (рис. 6).

Из некоторых сортов нефти выделяют твёрдые углеводороды — так называемый парафин (идущий, например, на изготовление свечей) и смесь жидких углеводородов с твёрдыми — вазелин.

Кроме переработки на смазочные масла, мазут применяется в качестве топлива в заводских и паровозных топках, в которые ом подаётся при помощи форсунок. Большие количества мазута подвергаются химической переработке в бензин и другие виды топлива.

Промышленная переработка нефти

Перегонка нефти. Сначала перегонку нефти в промышленности производили по тому же принципу, что и в описанном выше лабораторном опыте. Нефть нагревали в особых резервуарах — «кубах», выделяющиеся пары отбирали в определённых интервалах температур и конденсировали, получая таким образом бензин, керосин и другие нефтепродукты. Но когда сильно возросла по­требность в жидком топливе, такой способ оказался невыгодным, та к как он требовал много времени и большого расхода топлива на нагревание нефти, не обеспечивал высокой производительности и достаточно хорошего разделения нефти на отдельные нефтепродукты.

В настоящее время перегонку нефти в промышленности производят на непрерывно действующих так называемых трубчатых установках (рис. 7), отвечающих требованиям современного про­изводства. Установка состоит из двух сооружений — трубчатой печи для нагрева нефти и ректификационной колонны для разделения нефти на отдельные продукты.

Трубчатая печь представляет собой помещение, выложенное внутри огнеупорным кирпичом. Внутри печи расположен многократно изогнутый стальной трубопровод. Печь обогревается горя­щим мазутом, подаваемым в неё при помощи форсунок. По трубопроводу непрерывно, с помощью насоса, подаётся нефть. В нём она быстро нагревается до 300—325° и в виде смеси жидкости и пара поступает далее в ректификационную колонну.

Ректификационная колонна имеет внутри ряд горизонтальных перегородок с отверстиями — так называемых тарелок. Пары нефти, поступая в колонну, поднимаются вверх и проходят через отверстия в тарелках. Постепенно охлаждаясь, они сжижаются на тех или иных тарелках в зависимости от температур кипения. Углеводороды, менее летучие, сжижаются уже на первых тарелках, образуя соляровое масло; более летучие углеводороды собираются выше и образуют керосин; ещё выше собирается лигроин; наиболее летучие углеводороды выходят в виде паров из колонны и образуют бензин. Часть бензина подаётся в колонну в виде орошения для охлаждения и конденсации поднимающихся паров. Жидкая часть нефти, поступающей в колонну, стекает по тарелкам вниз, образуя мазут. Чтобы облегчить испарение летучих углеводородов, задерживающихся в мазуте, снизу навстречу стекающему мазуту подают перегретый пар.

Рисунок 7. Схема трубчатой установки для непрерывной перегонки нефти.

Устройство тарелок схематически изображено на рисунке 8. Отверстия в тарелках, через которые проходят поднимающиеся кверху пары, имеют небольшие патрубки, покрытые сверху кол­пачками с зубчатыми краями. Через зазоры, образующиеся в месте соприкосновения колпачка с тарелкой, и проходят вверх пары углеводородов. Пробулькивая через жидкость на тарелке, пары охлаждаются, вследствие чего наименее летучие составные части их сжижаются, а более летучие увлекаются на следующие тарелки. Жидкость, находящаяся на тарелке, нагревается проходящими парами, вследствие чего летучие углеводороды из неё испаряются и поднимаются кверху. Избыток жидкости, собирающейся на тарелке, стекает по переточной трубке на нижерасположенную тарелку, где проходят аналогичные явления. Процессы испарения и конденсации, многократно повторяясь на ряде тарелок, приводят к разделению нефти на нужные продукты.

Крекинг нефти. При перегонке нефти выход бензина составляет лишь 10—15%. Такое количество бензина не может удовлетворить всё возрастающий спрос на него со стороны авиации и автомобильного транспорта. Источником получения из нефти дополнительного количества бензина является крекинг-процесс.

Если в нагреваемую на сильном пламени трубку (заполненную железными стружками для улучшения теплопередачи) пускать из воронки по каплям керосин или смазочное масло, очищенные от непредельных углеводородов (рис. 9), то в U-образной трубке вскоре будет собираться жидкость, а в цилиндре над водой — газ. Полученная жидкость, в отличие от взятой для реакции, обесцвечивает бромную воду, т. е. содержит непредельные соединения. Собранный газ хорошо горит и также обесцвечивает бромную воду.

Результаты опыта объясняются тем, что при нагревании произошёл распад углеводородов, например:

Рисунок 8. Схема устройства тарелок ректификационной колонны.

Образовалась смесь предельных и непредельных углеводородов с меньшими молекулярными весами, аналогичная бензину.

Получившиеся жидкие вещества частично могут разлагаться далее, например:

Эти реакции приводят к образованию газообразных веществ.

Процесс химического разложения углеводородов нефти на более, летучие вещества называется крекингом (крекинг — расщепление). Крекинг даёт возможность повысить выход бензина из нефти до 50% и более.

Крекинг-процесс был изобретён русским инженером В. Г. Шуховым в 1891 г. Сначала этим изобретением воспользовались американские фирмы. В России крекинг-процесс получил промыш­ленное применение после Великой Октябрьской социалистической революции (рис. 10).

Рисунок 9. Крекинг керосина (лабораторный опыт).

Существуют два вида крекинга — термический, когда расщепление углеводородов производится при высокой температуре, и каталитический, идущий при повышенной температуре с применением катализаторов.

Рисунок 10. Общий вид крекинг-завода.

Термический крекинг осуществляют, пропуская иефшпродукгы, например мазут, через трубчатую печь (см. выше), где они нагреваются примерно до 500° под давлением в несколько десятков атмосфер. Чтобы разделить образующуюся смесь жидких и газообразных углеводородов, продукты крекинга направляют в ректификационную колонну, с принципом действия которой мы уже знакомы.

Бензин термического крекинга существенно отличается от бензина прямой гонки тем, что со держит в своём составе непредельные углеводороды.

Каталитический крекинг осуществляют, пропуская пары тяжёлых углеводородов в реакторы, заполненные катализатором (зёрна алюмосиликатов). Продукты крекинга из реактора поступают на ректификацию. Применение катализаторов позволяет проводить крекинг при более низких температурах и давлении, направлять его в сторону образования наиболее ценных продуктов и получать бензин высокого качества.

Газы крекинга содержат разнообразные предельные и непредельные углеводороды (рис. 11), что делает их ценным сырьём для органического синтеза. По решению XX съезда Коммунистической партии одной из важнейших задач химической и нефтяной промышленности в шестой пятилетке является резкое повышение использо; вания нефтяных, природных газов и нефтепродуктов для производства синтетического каучука, спирта, моющих средств и других химических продуктов.

Рисунок 11. Примерный состав газов термического крекинга нефти.

www.ronl.ru

Доклад - 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

Общая характеристика нефти и нефтепродуктов

Важнейшим источником полученияразличных углеводородов в промышленности является нефть.

Физические свойства нефти и нахождение её вприроде. Нефть представляет собой маслянистую жидкость обычно тёмного цветасо своеобразным запахом. Она немного легче воды и в воде не растворяется.

/>

Рисунок 1. Геологический разрезнефтеносной местности.

Нефть залегает в земле,заполняя пустоты между частицами различных горных пород (рис. 1). Для добыванияеё бурят сква­жины (рис. 2). Если нефть богата газами, она под давлением ихсама поднимается на поверхность, если же давление газов для этого недостаточно,в нефтяном пласту создают искусственное давление путём нагнетания туда газа,воздуха или воды (рис. 3).

В царской России нефть добывалась почтиисключительно на Кавказе (Баку, Грозный). За годы советской власти разведано ивведено в эксплуатацию много новых месторождений. Между Вол­гой и Ураломоткрыто «Второе Баку» — громадный нефтеносный район, значительно превосходящийпо площади бакинское месторождение.   Богаты    нефтью   также  месторождения:    Эмбенское, Дагестанское, Западноукраинское,  Сахалинское,Ухтинское и др. За   годы   советской власти  произошёл   грандиозный рост до­бычи   нефти   в   стране.

/>

Рисунок 2.Наклонное бурениескважин позволяет добывать нефть из-под водоёмов и капитальных сооружений.

Состав нефти. Если нефть нагревать в приборе,изображённом на рисунке 4, то можно заметить, что она кипит и перегоняется непри постоянной температуре, что характерно для чистых веществ, а в широкоминтервале температур. Это значит, что нефть пред­ставляет собой неиндивидуальное вещество, а смесь веществ. При нагревании нефти сначалаперегоняются вещества с меньшим молекулярным весом, обладающие более низкойтемпературой ки­пения, затем температура смеси постепенно повышается, и начи­наютперегоняться вещества с большим молекулярным весом, имею­щие более высокуютемпературу кипения, и т. д.

/>

Рисунок 3.Нефтьподнимается под давлением нагнетаемой в пласт

В состав нефти входят главнымобразом углеводороды. Основ­ную массу её составляют жидкие углеводороды, в нихрастворены газообразные и твёрдые углеводороды.

/>

Рисунок 4. Перегонка   нефти в лаборатории.

Состав нефти различныхместорождений неодинаков. Грознен­ская и западноукраинская нефть состоятглавным образом из пре­дельных углеводородов. Бакинская нефть состоитпреимущест­венно из циклических углеводородов — цикланов. Цикланы — этоуглеводороды, отличающиеся по своему строению от предельных тем, что содержатзамкнутые цепи (циклы) углеродных атомов, например:

/>

Цикланы были открыты в нефти и изученывыдающимся учени­ком А. М. Бутлерова, профессором Московского университета В.В. Map ков пиковым.

Нефтепродукты и ихприменение. Так ках нефть— это смесь углеводородов различного молекулярного веса, имеющих разныетемпературы кипения, то перегонкой её разделяют на отдельные нефтепродукты(рис. 5): бензин, содержащий наиболее лёгкие углеводороды, кипящие от 40до 200°, с числом атомов углерода в молекулах от 5 до 11; лигроин, содержащийуглеводороды с большим числом атомов углерода, с темп, кипения от 120 до 240°; керосинс темп, кипения от 150 до 310° и, далее, соляровое масло. Послеотгонки из нефти этих продуктов остаётся вязкая чёрная жидкость — мазут.

/>

Рисунок 5. Температура кипения     различных видовтоплива,  получаемых из нефти.

/>

Рисунок 6. Важнейшие продукты, получаемые из нефти.

Бензин применяется в качествегорючего для двигателей внут­реннего сгорания. В зависимости от назначения онподразделяется на два основных сорта: авиационный и автомобильный. Бензин ис­пользуетсятакже в качестве растворителя масел, каучука, для очистки тканей от жирныхпятен и т. п. Керосин применяется как горючее для тракторов. Он используетсятакже для освещения. Соляровое масло применяется в качестве горючего длядизелей.

Из мазута путём дополнительнойперегонки получают смазоч­ные масла для смазки различных механизмов. Перегонкуведут под уменьшенным давлением, чтобы снизить температуру кипенияуглеводородов и избежать разложения их при нагревании.

После перегонки мазутаостаётся нелетучая тёмная масса — гудрон, идущая на асфальтированиеулиц. Важнейшие продукты, получаемые из нефти, указаны в таблице (рис. 6).

Из некоторых сортов нефтивыделяют твёрдые углеводороды — так называемый парафин (идущий,например, на изготовление све­чей) и смесь жидких углеводородов с твёрдыми — вазелин.

Кроме переработки на смазочныемасла, мазут применяется в качестве топлива в заводских и паровозных топках, вкоторые ом подаётся при помощи форсунок. Большие количества мазута подвергаютсяхимической переработке в бензин и другие виды топлива.

Промышленная переработка нефти

Перегонка нефти. Сначалаперегонку нефти в промышленности производили по тому же принципу, что и вописанном выше лабо­раторном опыте. Нефть нагревали в особых резервуарах — «ку­бах»,выделяющиеся пары отбирали в определённых интервалах температур иконденсировали, получая таким образом бензин, керосин и другие нефтепродукты.Но когда сильно возросла по­требность в жидком топливе, такой способ оказалсяневыгодным, та к как он требовал много времени и большого расхода топлива на на­греваниенефти, не обеспечивал высокой производительности и до­статочно хорошегоразделения нефти на отдельные нефтепродукты.

В настоящее время перегонкунефти в промышленности произ­водят на непрерывно действующих так называемыхтрубчатых установках (рис. 7), отвечающих требованиям современного про­изводства.Установка состоит из двух сооружений — трубчатой печи для нагрева нефти иректификационной колонны для разде­ления нефти на отдельные продукты.

Трубчатая печь представляетсобой помещение, выложенное внутри огнеупорным кирпичом. Внутри печи расположенмного­кратно изогнутый стальной трубопровод. Печь обогревается горя­щиммазутом, подаваемым в неё при помощи форсунок. По трубо­проводу непрерывно, спомощью насоса, подаётся нефть. В нём она быстро нагревается до 300—325° и ввиде смеси жидкости и пара поступает далее в ректификационную колонну.

Ректификационная колонна имеетвнутри ряд горизонтальных перегородок с отверстиями — так называемых тарелок.Пары нефти, поступая вколонну, поднимаются вверх и проходят через отверстия в тарелках. Постепенноохлаждаясь, они сжижаются на тех или иных тарелках в зависимости от температуркипения. Углеводороды, менее летучие, сжижаются уже на первых тарелках, образуясоляровое масло; более летучие углеводороды собираются выше и образуют керосин;ещё выше собирается лигроин; наиболее летучие углеводороды выходят в виде паровиз колонны и образуют бензин. Часть бензина подаётся в колонну в виде орошениядля охлаждения и конденсации поднимающихся паров. Жидкая часть нефти,поступающей в колонну, стекает по тарелкам вниз, обра­зуя мазут. Чтобыоблегчить испарение летучих углеводородов, задерживающихся в мазуте, снизунавстречу стекающему мазуту подают перегретый пар.

/>

Рисунок 7. Схема трубчатой установки для непрерывнойперегонки нефти.

Устройство тарелоксхематически изображено на рисунке 8. Отверстия в тарелках, через которыепроходят поднимающиеся кверху пары, имеют небольшие патрубки, покрытые сверхукол­пачками с зубчатыми краями. Через зазоры, образующиеся в местесоприкосновения колпачка с тарелкой, и проходят вверх пары углеводородов.Пробулькивая через жидкость на тарелке, пары охлаждаются, вследствие чегонаименее летучие составные части их сжижаются, а более летучие увлекаются на следующиетарелки. Жидкость, находящаяся на тарелке, нагревается проходящими парами,вследствие чего летучие углеводороды из неё испаряются и поднимаются кверху.Избыток жидкости, собирающейся на та­релке, стекает по переточной трубке нанижерасположенную тарелку, где проходят аналогичные явления. Процессы испаренияи конденсации, многократно повторяясь на ряде тарелок, приво­дят к разделениюнефти на нужные продукты.

Крекинг нефти. При перегонкенефти выход бензина составляет лишь 10—15%. Такое количество бензина не можетудовлетворить всё возрастающий спрос на него со стороны авиации и автомобиль­ноготранспорта. Источником получения из нефти дополнительного количества бензинаявляется крекинг-процесс.

Если в нагреваемую на силь­номпламени трубку (заполнен­ную железными стружками для улучшения теплопередачи)пус­кать из воронки по каплям керосин или смазочное масло, очищенные отнепредельных уг­леводородов (рис. 9), то в U-образной трубке вскоре будет собираться жидкость, а в цилин­дренад водой — газ. Получен­ная жидкость, в отличие от взя­той для реакции,обесцвечивает бромную воду, т. е. содержит непредельные соединения. Соб­ранныйгаз хорошо горит и так­же обесцвечивает бромную воду.

Результаты опыта объясня­ютсятем, что при нагревании произошёл распад углеводородов, например:

/>

Рисунок 8. Схемаустройства тарелок ректификационной колонны.

/>

Образовалась смесь предельныхи непредельных углеводородов с меньшими молекулярными весами, аналогичнаябензину.

Получившиеся жидкие веществачастично могут разлагаться далее, например:

/>

Эти реакции приводят кобразованию   газообразных веществ.

Процесс химического разложенияуглеводородов нефти на более, летучие вещества называется крекингом (крекинг — расщепление). Крекинг даётвозможность повысить выход бензина из нефти до 50% и более.

Крекинг-процесс был изобретёнрусским инженером В. Г. Шу­ховым в 1891 г. Сначала этим изобретениемвоспользовались американские фирмы. В России крекинг-процесс получил промыш­ленноеприменение после Великой Октябрьской социалистиче­ской революции (рис. 10).

/>

Рисунок 9. Крекингкеросина (лабораторный опыт).

Существуют два вида крекинга —термический, когда расщеп­ление углеводородов производится при высокойтемпературе, и каталитический, идущий при повышенной температуре с приме­нениемкатализаторов.

/>

Рисунок 10. Общий вид крекинг-завода.

Термический крекингосуществляют, пропуская иефшпродукгы, например мазут, через трубчатую печь (см.выше), где они нагре­ваются примерно до 500° под давлением в несколько десятковатмосфер. Чтобы разделить образующуюся смесь жидких и газо­образныхуглеводородов, продукты крекинга направляют в ректи­фикационную колонну, спринципом действия которой мы уже знакомы.

Бензин термического крекингасущественно отличается от бен­зина прямой гонки тем, что со держит в своёмсоставе непредельные углеводороды.

Каталитический крекингосуществляют, пропуская пары тяжё­лых углеводородов в реакторы, заполненныекатализатором (зёрна алюмосиликатов). Продукты крекинга из реактора поступаютна ректификацию. Применение ката­лизаторов позволяет проводить крекинг приболее низких темпе­ратурах и давлении, направлять его в сторону образованиянаибо­лее ценных продуктов и получать бензин высокого качества.

Газы крекинга содержат разно­образныепредельные и непредель­ные углеводороды (рис. 11), что делает их ценным сырьёмдля орга­нического синтеза. По решению XX съезда Коммунистической пар­тии одной из важнейших задачхимической и нефтяной промыш­ленности в шестой пятилетке яв­ляется резкоеповышение использо; вания нефтяных, природных газов и нефтепродуктов для произ­водствасинтетического каучука, спирта, моющих средств и других химических продуктов.

/>

Рисунок 11. Примерный  составгазов термического крекинга   нефти.

www.ronl.ru

Доклад - Нефть - Химия

Реферат на тему                            

   “Нефть”.

                       

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

  То чтонефть в основном состоит из углеводородов можно легко подтвердить на следующемопыте. Поставим пробирку с нефтью на огонь предварительно прикрепив к нейтрубку с отверстиями для входа и выхода газа. К концу трубки закрепим еще однупробирку. Нагрев пробирку с нефтью можно заметить что перегоняется она не приопределенной температуре, как индивидуальные вещества, а в широком интервалетемператур. Сначала при умеренном нагревании перегоняются преимущественновещества с большей молекулярной массой. Состав нефти неоднороден. Обычно всеони содержат 3 вида углеводородов:парафины(обычно нормальногостроения), циклопарафины (нафтены) и ароматические, хотя соотношения этихуглеводородов бывают разные. Например нефть Мангышлака богата предельнымиуглеводородами, в районе Баку -циклопарафинами, с острова Борнео богата ароматическимиуглеводородами.

  Все нефтипри простой перегонке разделяются на фракции:

1) Газовая фракция (tкипения до 40°C) содержит нормальные иразветвленные алканы до C5.

2) Бензин (газолин) (t°кипения 40-180°C)содержит до 20% от общегосостава. Углеводороды- C6-C10.

3) Керосин (t°кипения 180-230°C)-содержит углеводороды C11-С12В основном используется вкачестве топлива.

4) Легкий газойль(t°230-305°C) -легкое дизельное топливо, всостав входят C13-C17. Используют как дизельное топливо.

5) Тяжелый газойль и легкийдистиллят. (t°кипения 305-405°С). С18-С25.

6)  Смазочные масла(t°кипения 405-515°C). Содержат углеводороды C26-C38, Из которых наиболее известенвазелин.

7) Остаток после перегонкиназывают асфальтом или гудроном.

 

 

Помимоуглеводородов нефть содержит около 10% сернистых, азотистых, икислородсодержащих соединений.

  Самоераспространенное топливо на сегодняшний день -Бензин. Он применяется в качествегорючего для автомашин и самолетов с поршневыми двигателями. Он используетсятакже как растворитель масел, каучука, для очистки тканей и т.д.

  Лигроинявляется горючим для тракторов.

  Керосин-горючее для тракторов, реактивных самолетов и ракет.

  Газойльиспользуется в качестве горючего для дизелей.

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

  Одной изсамых важных характеристик бензина является детонация. Детонация -это взрывноесгорание бензина. Наименьшей стойкостью к детонации обладают парафинынормального строения. Углеводороды разветвленные, а также непредельные иароматические более устойчивы к детонации;они допускают более сильноесжатие горючей смеси и, следовательно, позволяют конструировать более мощныедвигатели.

  Дляколичественной характеристики детонационной стойкости бензинов выработанаоктановая школа. Каждый углеводород и каждый сорт бензина характеризуетсяопределенным 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. Еслиговорят, что бензин имеет октановое число 76, то это значит, что он допускаеттакое же сжатие в цилиндре без детонации, как смесь из 76% изооктана и 24%гептана.

 

 

  Бензиныизвлекаемые из нефти, имеют сравнительно низкие октановые числа. Применяяспециальные способы переработки получают бензины с более высокими октановыми числами.

www.ronl.ru

Реферат - Нефть - чёрное золото планеты

Нефть – “ Чёрное золото ” .

Такое выражение известно всем, его смысл – тоже. Нефть поистине неиссякаемый источник для человека. Сейчас наша жизнь настолько от неё зависит, что было бы страшно представить её отсутствие. Американский учёный Ральф Лэпп пишет: “Я считаю варварством сжигание уникального наследия Земли – углеводородов – в форме нефти и природного газа. Сжигание этих молекулярных структур только для получения тепла следует считать преступлением”. Широко известна фраза Д.И.Менделеева “Топить печь нефтью всё равно, что топить её ассигнациями”. Думаю, комментарии излишни.

Происхождение нефти.

Нефть известна очень давно. Археологи установили, что её добывали и использовали уже за 5-6 тысяч лет до нашей эры. Наиболее древние промыслы известны на берегах Ефрата, в Керчи, в китайской провинции Сычу-Ань. Происхождение самого слова “нефть” следует искать в языках народов Малой Азии, “нафата” – “просачиваться”. Упоминание о нефти также встречается во многих древних рукописных книгах. В частности, уже в Библии говорится о смоляных ключах в окрестностях Мёртвого моря.

Теории происхождения нефти. Их три: минеральная, органическая и космическая.

Органическая теория. Основы этой теории были положены М.В.Ломоносовым в середине XVIII века. В одном из своих трактатов он писал: Выгоняется подземным жаром из приготовляющихся каменных углей она бурая и черная масляная материя… и сие есть рождение жидких разного сорта горючих и сухих затверделых материй, каковы суть каменное масло, жидовская смола, нефть, гагат, и сим подобное, которые хотя чистотой разнятся, однако из одного начала происходят". Позднее эта теория менялась и варьировалась, но суть теории такова – органический материал, преобразованный сначала в уголь, а потом в нефть. Правда, другие гипотезы того времени носили курьезный характер. Один варшавский каноник утверждал, что Земля в райский период была настолько плодородна, что на большую глубину содержала жировые примеси. После грехопадения этот жир частично испарился, а частично погрузился в землю, смешиваясь с разными веществами. Всемирный потоп содействовал превращению его в нефть. Известны и другие не менее «научные» гипотезы о происхождении нефти. Авторитетный немецкий геолог-нефтяник Г.Гефер рассказывает об одном американском нефтепромышленнике конца прошлого века, считавшем, что нефть возникла из мочи китов на дне полярных морей. По подземным каналам она проникла в Пенсильванию. Гениальная догадка М. В. Ломоносова об образовании нефти в результате воздействия повышенной температуры на биогенное органическое вещество осадочных пород начала получать подтверждение в конце XIX- начале XX веков при проведении экспериментальных химических и геологических исследований.

Минеральная теория. Первым высказал эту теорию в 1805 году А.Гумбольдт. Опыты учёных 1860-1870-ых годов по неорганическому синтезу углеводородов послужили отправной точкой для развития этой теории. Д. И. Менделеев, придерживавшийся до 1867 года представлений об органическом происхождении нефти, в 1877 году сформулировал известную гипотезу ее минерального происхождения, согласно которой нефть образуется на больших глубинах при высокой температуре вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов. Например, . В первой половине XX века интерес к гипотезе минерального происхождения нефти в основном был потерян. Поиски нефти велись во всем мире, исходя из представлений о ее органическом происхождении. С 1950 года снова начал возрастать интерес к минеральной гипотезе, причиной чего была, по-видимому, недостаточная ясность в ряде вопросов органической концепции, что и вызвало ее критику. Наибольшую известность получили представления Н. А. Кудрявцева. Они заметно изменялись во времени, но сущность их заключаются в том, что нефть и газ образуются в глубинных зонах Земли из смеси и в результате реакций прямого синтеза углеводорода из CO и : , а также полимеризация радикалов =CH, , . Геологические доказательства минеральной гипотезы — наличие следов метана и некоторых нефтяных углеводородов в глубинных кристаллических породах, в газах и магмах, извергающихся из вулканов, проявления нефти и газа по некоторым глубинным разломам и т. п. — являются косвенными и всегда допускают двойную трактовку.

Космическая теория. В 1892 году М. А. Соколовым была выдвинута гипотеза космического происхождения нефти. Суть ее сводится к тому же минеральному синтезу углеводородов из простых веществ, но на первоначальной, космической стадии формирования Земли. Предполагалось, что образовавшиеся углеводороды находились в газовой оболочке, а по мере остывания поглощались породами формировавшейся земной коры. Высвобождаясь затем из остывавших магматических пород, углеводороды поднимались в верхнюю часть земной коры, где образовывали скопления. В основе этой гипотезы были данные о наличии углерода и водорода в хвостах комет и углеводородов в метеоритах.

В настоящее время преобладающая часть ученых — химиков, геохимиков и геологов — считает наиболее обоснованными представления об органическом генезисе нефти, хотя имеются ученные, которые до сих пор отдают предпочтение минеральной гипотезе ее образования.

Нефть как химическое вещество.

В химическом отношении нефть – сложная смесь углеводородов и углеродистых соединений, она состоит из следующих основных элементов: углерод (84-87 %), водород (12-14 %), кислород, азот и сера (1-2 %), содержание серы возрастает иногда до 3-5 %.

В нефти выделяют углеводородную, асфальто-смолистую части, порфирины, серу и зольную часть.

Главную часть нефти составляют три группы УВ: метановые, нафтеновые и ароматические.

Асфальто-смолистая часть нефти — это темноокрашенное вещество. Оно частично растворяется в бензине. Растворившаяся часть называется асфальтеном, нерастворившаяся — смолой. В составе смол содержится кислород до 93 % от общего его количества в нефти.

Порфирины — особые азотистые соединения органического происхождения. Считают, что они образованы из хлорофилла растений и гемоглобина животных. При температуре порфирины разрушаются.

Сера широко распространена в нефти и в углеводородном газе и содержится либо в свободном состоянии, либо в виде соединений (сероводород, меркаптаны). Количество ее колеблется от 0,1% до 5 %.

Зольная часть — остаток, получающийся при сжигании нефти. Это различные минеральные соединения, чаще всего железо, никель, ванадий, иногда соли натрия.

Нефть сильно варьирует по цвету (от светло-коричневой, почти бесцветной, до темно-бурой, почти черной) и по плотности (от легкой 0,65-0,70 , до тяжелой 0,98-1,05 ).

Начало кипения нефти обычно выше 280 С. температура застывания колеблется от +300 до -600 С и зависит, в основном, от содержания парафина (чем его больше, тем температура застывания выше). Вязкость изменяется в широких пределах и зависит от химического и фракционного состава нефти и смолистости (содержания в ней асфальто-смолистых веществ). Нефть растворима в органических растворителях, в воде при обычных условиях практически нерастворима, но может образовывать с ней стойкие эмульсии.

Нефть можно классифицировать по разным признакам.

1. По содержанию серы

2. По потенциальному содержанию фракций, выкипающих до 3500 С

3. По потенциальному содержанию масел

4. По качеству масел

Сочетание обозначений класса, типа, группы, подгруппы и вида составляет шифр технологической классификации нефти.

В зависимости от месторождения нефть имеет различный качественный и количественный состав. Так, например, бакинская нефть богата циклопарафинами и сравнительно бедна предельными углеводородами. Значительно больше предельных углеводородов в грозненской и ферганской нефти. Пермская нефть содержит ароматические углеводороды.

Добыча нефти.

Сбор нефти с поверхности водоемов — это, очевидно, первый по времени появления способ добычи, который до нашей эры применялся в Мидии, Вавилонии и Сирии. Сбор нефти в России, с поверхности реки Ухты начат Ф.С. Прядуновым в 1745 г. В 1858 на полуострове Челекен нефть собирали в канавах, по которым вода стекала из озера. В канаве делали запруду из досок с проходом воды в нижней части: нефть накапливалась на поверхности.

Разработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, и извлечение из него нефти, впервые описаны итальянским ученым Ф. Ариосто в 15 веке. Недалеко от Модены в Италии такие нефтесодержащие грунты измельчались и подогревались в котлах. Затем нефть выжимали в мешках при помощи пресса. В 1833 -1845 г.г. нефть добывали из песка на берегу Азовского моря. Песок помещали в ямы с покатым дном и поливали водой. Вымытую из песка нефть собирали с поверхности воды пучками травы.

Добыча нефти из колодцев производилась в Киссии, древней области между Ассирией и Мидией в 5 веке до нашей эры при помощи коромысла, к которому привязывалось кожаное ведро. Подробное описание колодезной добычи нефти в Баку дал немецкий натуралист Э. Кемпфер. Глубина колодцев достигала 27 м, их стенки обкладывались камнем или укреплялись деревом.

Добыча нефти посредством скважин начала широко применяться с 60-х г. 19 века. Вначале наряду с открытыми фонтанами и сбором нефти в вырытые рядом со скважинами земляные амбары добыча нефти осуществлялась также с помощью цилиндрических ведер с клапаном в днище. Из механизированных способов эксплуатации впервые в 1865 в США была внедрена глубоконасосная эксплуатация, которую в 1874 г применили на нефтепромыслах в Грузии, в 1876 в Баку. В 1886 г В.Г. Шухов предложил компрессорную добычу нефти, которая была испытана в Баку в 1897г. Более совершенный способ подъема нефти из скважины — газлифт — предложил в 1914 г М.М. Тихвинский.

Заключение.

Нефть сейчас играет важную роль в структуре экономики многих стран. Она чрезвычайно выгодна не только как топливо, но и как химическое сырьё. Нефть – одно из достояний Земли, но до сих пор так и нет одной правильной версии о её происхождении. Таким образом, нефть остаётся загадкой до сих пор.

Медведева Юлия

24 января 2002 года

www.ronl.ru