Сообщение о нефти по химии. Нефть сообщение по химии


Доклад - Нефть - Химия

Происхождениенефти

 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. Существуетряд мнений как об исходных для нефти веществах, так и о причинах и процессах,обусловливающих её образование. В последние годы благодаря трудам главнымобразом советских геологов, химиков, биологов, физиков и исследователей другихспециальностей  удалось выяснить основные закономерности в процессахнефтеобразования. В настоящее время установили, что нефть органическогопроисхождения, т.е. она, как и уголь, возникла в результате преобразованияорганических веществ.

 Ранее выдвигались и другиетеории образования нефти.

 В конце XIX в.,когда в астрономии и физике получило развитие применение спектральных методовисследования и в спектрах различных космических тел были обнаружены не толькоуглерод и водород, но и углеводороды, русский геолог Н. А. Соколов выдвинулкосмическую гипотезу образования нефти. Он предполагал, что когда земля была вогненно-жидком состоянии, то углеводороды из газовой оболочки проникли в массуземного шара, а впоследствии при остывании выделились на его поверхности. Этагипотеза не объясняет ни географического, ни геологического распределениянефтяных месторождений…

 В конце XIXв. Д. И. Менделеевым, обратившим внимание на приуроченность известных тогдаместорождений нефти к краевым частям гор, была выдвинута теория неорганическогопроисхождения нефти. Предполагалось, что углеводороды, образующиеся придействии воды на раскалённые карбиды металлов, проходили по  трещинам изглубоких слоёв в зону осадочной оболочки земного шара, где путём их конденсациии гидрогенизации образовались нефтяные месторождения.

 Эта теория образованиянефти не получила признания среди геологов и химиков. Трудно представить себеобразование нефти путём действия на карбиды металлов воды океанов,просочившейся в глубину земли по  трещинам земной коры, так как эти трещины немогут идти так глубоко.

 Кроме того, наличие вземной коре больших залежей карбидов железа, до которых может проникнуть водаокеанов, очень сомнительно.

 Количество металлическогожелеза (а не его окислов), которое может попасть из очень глубоких зон наповерхность твёрдой коры, ничтожно. Окислы железа содержать карбиды металлов немогут. Вероятность же наличия карбидов металлов в самом металлическом железетакже крайне незначительна.

 Все приведённые вышесоображения говорят о том, что в наружной оболочке космического типа приналичии окислительной обстановки не приходится ожидать образования и сохранениякарбидов железа и других металлов в сколько-нибудь значительных количествах…

 М. В. Ломоносов первыйуказал на связь между горючими полезными ископаемыми — углём и нефтью ивыдвинул впервые в мире в середине XVIII в. гипотезу о происхождениинефти из растительных остатков.

 Академик В. И. Вернадскийобратил внимание на наличие в нефти азотистых соединений, встречающихся ворганическом мире.

 Предшественники академикаИ. М. Губкина, русские геологи Андрусов и Михайловский также считали, что наКавказе нефть образовалась из органического материала. По  мнению И. М.Губкина, родина нефти находится в области древних мелководных морей, лагун и заливов.Он считал, что уголь и нефть – члены одного и того же генетического рядагорючих ископаемых.

 Уголь образуется в болотахи пресноводных водоёмах, как правило, из высших растений. Нефть получаетсяглавным образом из низших растений и животных, но в других условиях.

 Нефть постепеннообразовывалась в толще различных по  возрасту осадочных пород, начиная отнаиболее древних осадочных пород – кембрийских, возникших 600 млн. лет назад,до сравнительно молодых – третичных слоёв, сложившихся 50 млн. лет назад.

 Накопление органического материала для будущегообразования нефти происходило в прибрежной полосе, в зоне борьбы между сушей иморем…

 По  вопросу об исходномматериале существовали разные мнения. Некоторые учёные полагали, что нефтьвозникла из жиров погибших животных (рыбы, планктон и др.), другие считали, чтоглавную роль играли белки, третьи придавали большое значение углеводам. Теперьдоказано, что нефть может образоваться из жиров, белков и углеводов, т.е. извсей суммы органических веществ.

 И. М. Губкин дал критический анализ проблемыпроисхождения нефти и разделил органические теории на три группы: теории, гдепреобладающая роль в образовании нефти отводится погибшим животным; теории, гдепреобладающая роль отводится погибшим растениям, и, наконец, теории смешанногоживотно-растительного происхождения нефти.

 Последняя теория, детальноразработанная И. М. Губкиным, носит название сапропелитовой от слова “сапропель” –глинистый ил – и является господствующей. В природе широко распространены различныевиды сапропелитов.

Различие в исходноморганическом веществе является одной из причин существующего разнообразиянефтей. Другими причинами являются различие температурных условий вмещающихпород, присутствие катализаторов и др., а также последующие преобразованияпород, в которых заключена нефть…

 В СССР были проведеныисследования, в результате которых удалось установить роль микроорганизмов вобразовании нефти. Т. Л. Гинзбург-Карагичева, открывшая присутствие в нефтиразнообразнейших микроорганизмов, привела в своих исследованиях много новых,интересных сведений.

 Она установила, что внефтях, ранее считавшихся ядом для бактерий, на больших глубинах идёт кипучаяжизнь, не прекращавшаяся миллионы лет подряд.

 Целый ряд бактерий живёт внефти и питается ею, меняя, таким образом, химический состав нефти. Академик И.М. Губкин в своей теории нефтеобразования придавал этому открытию большоезначение. Гинзбург-Карагичевой установлено, что бактерии нефтяных пластовпревращают различные органические продукты в битуминозные.

 Под действием рядабактерий происходит разложение органических веществ и выделяется водород,необходимый для превращения органического материала в нефть…

 Академиком Н. Д.Зелинским, профессором В. А. Соколовым и рядом других исследователей большоезначение в процессе нефтеобразования придавалось радиоактивным элементам.Действительно, доказано, что органические вещества под действием альфа-лучейраспадаются быстрее и при этом образуются метан и ряд нефтяных углеводородов.

 Академик Н. Д. Зелинский иего ученики установили, что большую роль в процессе нефтеобразования играюткатализаторы.

 В более поздних работахакадемик Зелинский доказал, что входящие в состав животных и растительныхостатков пальмитовая, стеариновая и другие кислоты при воздействии хлористогоалюминия в условиях сравнительно невысоких температур (150-400о)образуют продукты, по  химическому составу, физическим свойствам и внешнемувиду похожие на нефть. Профессор А. В. Фрост установил, что вместо хлористогоалюминия – катализатора, отсутствующего в природе, — его роль в процессенефтеобразования играют обыкновенные глины, глинистые известняки и другиепороды, 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 нефти основанана том же принципе – сначала нефть испаряется, а затем пары её конденсируют сразделением на погоны – бензиновые, керосиновые и т.д.

 Секрет получения светлыхпродуктов из чёрной нефти человек разгадал очень давно. Ещё при Петре Первомпользовались очищенной нефтью.

 Первый завод для очистки нефти был построен в Россиина Ухтинском нефтяном промысле. Это было в 1745г., в период царствованияЕлизаветы Петровны. В Петербурге и в Москве тогда для освещения пользовалисьсвечами, а в малых городах и деревнях – лучинами. Но уже и тогда во многихцерквях горели “неугасимые” лампады. В лампады наливалосьгарное масло, которое было не чем иным, как смесью очищенной нефти срастительным маслом.

 Купец Набатов былединственным поставщиком очищенной нефти для соборов и монастырей.

 В конце XVIIIстолетия была изобретена лампа.

 С появлением лампувеличился спрос на керосин.

 Когда братья Дубиныпостроили в Моздоке нефтеперегонный завод, свой керосин, называющийся тогдафотогеном, они отправляли в Россию.

 И первый, и второй, и всепоследующие нефтеперегонные заводы получали бензин, керосин и другие продуктывыпариванием нефти.

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

 На современном заводевместо котла устраивается ложная трубчатая печь. Вместо трубки для конденсациии разделения паров сооружаются огромные ректификационные колонны. А для приёмапродуктов перегонки выстраиваются целые городки резервуаров.

 Нефть состоит из смесиразличных веществ (главным образом углеводородов) и потому не имеетопределённой точки кипения. На трубчатках нефть подогревают до 300-325о.При такой температуре более летучие вещества нефти превращаются в пар.

 Печи на нефтеперегонныхзаводах особые. С виду они похожи на дома без окон. Выкладываются печи излучшего огнеупорного кирпича. Внутри, вдоль и поперёк, тянутся трубы. Длинатруб в печах достигает километра.

 Когда завод работает, по этим трубам с большой скоростью – до двух метров в секунду – движется нефть. Вэто время из мощной форсунки в печь устремляется пламя. Длина языков пламенидостигает нескольких метров.

 При температуре 300-325онефть перегоняется не полностью. Если температуру перегонки увеличить,углеводороды начинают разлагаться.

 Нефтяники нашли способперегонки нефти без разложения углеводородов.

 Вода кипит при 100отогда, когда давление равно атмосфере, или 760 мм. рт. ст. Но она может кипеть,например, и при 60о. Для этого надо лишь понизить давление. Придавлении в 150 мм термометр покажет всего 60о.

 Чем меньше давление, темскорее закипает вода. То же самое происходит с нефтью. Многие углеводороды вусловиях атмосферного давления кипят только при 500о. Следовательно,при 325о эти углеводороды не кипят.

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

 На этом законе основанаперегонка в вакууме, т. е. при пониженном давлении. На современных заводахнефть перегоняется или под атмосферным давлением, или под вакуумом, чаще всегозаводы состоят из двух частей – атмосферной и вакуумной. Такие заводы так иназываются атмосферно-вакуумные. На этих заводах получаются одновременно всепродукты: бензин, лигроин, керосин, газойль, смазочные масла и нефтяной битум.Неиспарившихся частей при такой перегонки остаётся гораздо меньше, чем приатмосферной.

 Дружнее происходитиспарение нефти, когда в установку вводится пар.

 Сложна и интересна работаректификационной колонны. В этой колонне происходит не только разделениевеществ по  их температурам кипения, но одновременно производитсядополнительное многократное кипячение конденсирующейся жидкости.

 Колонны делаются оченьвысокими – до 40 м. Внутри они разделяются горизонтальными перегородками– тарелками – с отверстиями. Над отверстиямиустанавливаются колпачки.

 Смесь углеводородных паровиз печи поступает в нижнюю часть колонны.

 Навстречу неиспарившемусяостатку нефти снизу колонны подаётся перегретый пар. Этот пар прогреваетнеиспарившийся остаток и увлекает с собой все лёгкие углеводороды вверхколонны. В нижнюю часть колонны стекает освобождённый от лёгких углеводородовтяжёлый остаток – мазут, а пары одолевают тарелку за тарелкой, стремясь к верхуколонны.

 Сначала превращаются вжидкость пары с высокими температурами кипения. Это будет соляровая фракция,которая кипит при температуре выше 300о. Жидкий соляр заливаеттарелку до отверстий. Парам, идущим из печи, теперь приходится пробулькиватьчерез слой соляра.

 Температура паров вышетемпературы соляра, и соляр снова кипит.

  Углеводороды, кипящие притемпературе ниже 300о, отрываются от него и летят вверх колонны, насекцию керосиновых тарелок.

 В соляре, выходящем изколонны, поэтому нет бензина или керосина.

 В колоннах бывает 30-40тарелок, разделённых на секции. Через все тарелки проходят пары, на каждой онипробулькивают через слой сконденсировавшихся паров и в промежутках между нимивстречают падающие с верхней тарелки капли лишнего, не убравшегося на верхнюютарелку конденсата.

 В колонне непрерывно  идётсложная, кропотливая работа. Углеводороды собираются в секциях по  температурамкипения. Для каждой группы углеводородов в колонне имеются свои секции и свойвыход.

 Углеводороды сгруппируютсяв своей секции только тогда, когда в них не будет углеводородов других температуркипения.

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

Из самых верхних секцийколонны идёт не бензин, а пары бензина, так как температура вверху колонны вышетемпературы легко кипящих частей бензина. Пары бензина идут сначала вконденсатор.

 Здесь они превращаются вбензин, который направляется также в холодильник, а затем в приёмник.

                                       Крекинг

 Крекинг изобрёл русскийинженер Шухов в 1891 г. В 1913 г. изобретение Шухова начали применять вАмерике. В настоящее время в США 65% всех бензинов получается накрекинг-заводах.

 Наши нефтяники часторассказывают о судебной тяжбе двух американских фирм.

 Около двадцати пяти летназад американская фирма Кросса обратилась в суд с жалобой на то, что фирмаДаббса присвоила её изобретение – крекинг. Фирма Кросса требовала с фирмыДаббса большую сумму денег за “незаконное” использование изобретения.

 Суд встал на сторонуКросса. Даббсу приходилось совсем плохо.

 Выручил Даббса адвокат. Насуде адвокат заявил:

-    Крекинг изобретён не Кроссом, арусским инженером Шуховым.

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

-    Чем вы докажете, что крекингизобретён вами?

Шухов вынул из столадокументы и предъявил американцам. Из документов было ясно, что Шухов свойкрекинг запатентовал за тридцать лет до тяжбы Кросса с Даббсом.

 Аппаратура крекинг-заводовв основном та же, что и заводов для перегонки нефти. Это – печи, колонны. Норежим переработки другой. Другое и сырё.

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

 При таких температурахкрупные молекулы углеводородов раздробляются на более мелкие.

 Мазут густ и тяжёл, егоудельный вес близок к единице. Это потому, что он состоит из сложных и крупныхмолекул углеводородов.

 Когда  мазут подвергаетсякрекингу, часть составляющих его углеводородов раздробляется на более мелкие. Аиз мелких углеводородов как раз и составляются лёгкие нефтяные продукты — бензин, керосин.

 Мазут – остаток первичнойперегонки. На крекинг-заводе он снова подвергается переработке, и из него, также как из нефти на заводе первичной перегонки, получают бензин, лигроинкеросин.

 При первичной перегонкинефть подвергается только физическим изменениям. От неё отгоняются лёгкиефракции, т. е. отбираются части её, кипящие при низких температурах и состоящиеиз разных по  величине углеводородов. Сами углеводороды остаются при этомнеизменёнными.

 При крекинге нефтьподвергается химическим изменениям. Меняется строение углеводородов. Ваппаратах крекинг-заводов происходят сложные химические реакции. Эти реакцииусиливаются, когда в аппаратуру вводят катализаторы.

 Одним из такихкатализаторов является специально обработанная глина. Эта глина в мелкомраздробленном состоянии – в виде пыли – вводится в аппаратуру завода.Углеводороды, находящиеся в парообразном и газообразном состоянии, соединяютсяс пылинками глины и раздробляются на их поверхности. Такой крекинг называетсякрекингом с пылевидным катализатором. Этот вид крекинга теперь широкораспространяется.

 Катализатор потомотделяется от углеводородов. Углеводороды идут своим путём на ректификацию и вхолодильники, а катализатор – в свои резервуары, где его свойствавосстанавливаются.

 Катализаторы – крупнейшеедостижение нефтепереработки.

 На крекинг-установках всехсистем получают бензин, лигроин, керосин, соляр и мазут.

 Главное внимание уделяютбензину. Его стараются получить больше и обязательно лучшего качества.Каталитический крекинг появился именно в результате долголетней, упорной борьбынефтяников за повышение качества бензина.

 

 

 

 

 

 

 

www.ronl.ru

Нефть ” (реферат по химии )

“Нефть”

(реферат по химии )

Краснов Иван 10”Б” класс

План:

  1. Происхождение нефти
  2. Переработка нефти
    1. Перегонка нефти
    2. Крекинг

Происхождение нефти

Вопросы об исходном веществе, из которого образовалась нефть, о процессах нефтеобразования и формирования нефти в концентрированную залежь, а отдельных залежей в месторождения до сего времени ещё не являются окончательно решёнными. Существует ряд мнений как об исходных для нефти веществах, так и о причинах и процессах, обусловливающих её образование. В последние годы благодаря трудам главным образом советских геологов, химиков, биологов, физиков и исследователей других специальностей удалось выяснить основные закономерности в процессах нефтеобразования. В настоящее время установили, что нефть органического происхождения, т.е. она, как и уголь, возникла в результате преобразования органических веществ.

Ранее выдвигались и другие теории образования нефти.

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

В конце XIX в. Д. И. Менделеевым, обратившим внимание на приуроченность известных тогда месторождений нефти к краевым частям гор, была выдвинута теория неорганического происхождения нефти. Предполагалось, что углеводороды, образующиеся при действии воды на раскалённые карбиды металлов, проходили по трещинам из глубоких слоёв в зону осадочной оболочки земного шара, где путём их конденсации и гидрогенизации образовались нефтяные месторождения.

Эта теория образования нефти не получила признания среди геологов и химиков. Трудно представить себе образование нефти путём действия на карбиды металлов воды океанов, просочившейся в глубину земли по трещинам земной коры, так как эти трещины не могут идти так глубоко.

Кроме того, наличие в земной коре больших залежей карбидов железа, до которых может проникнуть вода океанов, очень сомнительно.

Количество металлического железа (а не его окислов), которое может попасть из очень глубоких зон на поверхность твёрдой коры, ничтожно. Окислы железа содержать карбиды металлов не могут. Вероятность же наличия карбидов металлов в самом металлическом железе также крайне незначительна.

Все приведённые выше соображения говорят о том, что в наружной оболочке космического типа при наличии окислительной обстановки не приходится ожидать образования и сохранения карбидов железа и других металлов в сколько-нибудь значительных количествах…

М. В. Ломоносов первый указал на связь между горючими полезными ископаемыми - углём и нефтью и выдвинул впервые в мире в середине XVIII в. гипотезу о происхождении нефти из растительных остатков.

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

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

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

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

Накопление органического материала для будущего образования нефти происходило в прибрежной полосе, в зоне борьбы между сушей и морем…

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

И. М. Губкин дал критический анализ проблемы происхождения нефти и разделил органические теории на три группы: теории, где преобладающая роль в образовании нефти отводится погибшим животным; 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 распространены различные виды сапропелитов.

Различие в исходном органическом веществе является одной из причин существующего разнообразия нефтей. Другими причинами являются различие температурных условий вмещающих пород, присутствие катализаторов и др., а также последующие преобразования пород, в которых заключена нефть…

В СССР были проведены исследования, в результате которых удалось установить роль микроорганизмов в образовании нефти. Т. Л. Гинзбург-Карагичева, открывшая присутствие в нефти разнообразнейших микроорганизмов, привела в своих исследованиях много новых, интересных сведений.

Она установила, что в нефтях, ранее считавшихся ядом для бактерий, на больших глубинах идёт кипучая жизнь, не прекращавшаяся миллионы лет подряд.

Целый ряд бактерий живёт в нефти и питается ею, меняя, таким образом, химический состав нефти. Академик И. М. Губкин в своей теории нефтеобразования придавал этому открытию большое значение. Гинзбург-Карагичевой установлено, что бактерии нефтяных пластов превращают различные органические продукты в битуминозные.

Под действием ряда бактерий происходит разложение органических веществ и выделяется водород, необходимый для превращения органического материала в нефть…

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

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

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

Переработка нефти

Перегонка нефти

Как только вода в чайнике закипит, из чайника со свистом начнёт вылетать пар. Если теперь подставить чайник к окну, то пар тотчас же начнёт конденсироваться на стекле и со стекла станут падать капли дистиллированной, или перегнанной воды. Перегонка нефти основана на том же принципе – сначала нефть испаряется, а затем пары её конденсируют с разделением на погоны – бензиновые, керосиновые и т.д.

Секрет получения светлых продуктов из чёрной нефти человек разгадал очень давно. Ещё при Петре Первом пользовались очищенной нефтью.

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

Купец Набатов был единственным поставщиком очищенной нефти для соборов и монастырей.

В конце XVIII столетия была изобретена лампа.

С появлением ламп увеличился спрос на керосин.

Когда братья Дубины построили в Моздоке нефтеперегонный завод, свой керосин, называющийся тогда фотогеном, они отправляли в Россию.

И первый, и второй, и все последующие нефтеперегонные заводы получали бензин, керосин и другие продукты выпариванием нефти.

Завод Дубининых был очень прост. Котёл в печке, 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 устраивается ложная трубчатая печь. Вместо трубки для конденсации и разделения паров сооружаются огромные ректификационные колонны. А для 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 температуре более летучие вещества нефти превращаются в пар.

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

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

При температуре 300-325о нефть перегоняется не полностью. Если температуру перегонки увеличить, углеводороды начинают разлагаться.

Нефтяники нашли способ перегонки нефти без разложения углеводородов.

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

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

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

На этом законе основана перегонка в вакууме, т. е. при пониженном давлении. На современных заводах нефть перегоняется или под атмосферным давлением, или под вакуумом, чаще всего заводы состоят из двух частей – атмосферной и вакуумной. Такие заводы так и называются атмосферно-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 при атмосферной.

Дружнее происходит испарение нефти, когда в установку вводится пар.

Сложна и интересна работа ректификационной колонны. В этой колонне происходит не только разделение веществ по их температурам кипения, но одновременно производится дополнительное 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 в нижнюю часть колонны.

Навстречу неиспарившемуся остатку нефти снизу колонны подаётся перегретый пар. Этот пар прогревает неиспарившийся остаток и увлекает с собой все лёгкие углеводороды вверх колонны. В нижнюю часть колонны стекает освобождённый от лёгких углеводородов тяжёлый остаток – мазут, а пары одолевают тарелку за тарелкой, стремясь к верху колонны.

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

Температура паров выше температуры соляра, и соляр снова кипит.

Углеводороды, кипящие при температуре ниже 300о, отрываются от него и летят вверх колонны, на секцию керосиновых тарелок.

В соляре, выходящем из колонны, поэтому нет бензина или керосина.

В колоннах бывает 30-40 тарелок, разделённых на секции. Через все тарелки проходят пары, на каждой они пробулькивают через слой сконденсировавшихся паров и в промежутках между ними встречают падающие с верхней 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 имеются свои секции и свой выход.

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

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

Из самых верхних секций колонны идёт не бензин, а пары бензина, так как температура вверху колонны выше температуры легко кипящих частей бензина. Пары бензина идут сначала в конденсатор.

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

Крекинг

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

Наши нефтяники часто рассказывают о судебной тяжбе двух американских фирм.

Около двадцати пяти лет назад американская фирма Кросса обратилась в суд с жалобой на то, что фирма Даббса присвоила её изобретение – крекинг. Фирма Кросса требовала с фирмы Даббса большую сумму денег за “незаконное” использование изобретения.

Суд встал на сторону Кросса. Даббсу приходилось совсем плохо.

Выручил Даббса адвокат. На суде адвокат заявил:

  • Крекинг изобретён не Кроссом, а русским инженером Шуховым.
Шухов тогда был жив. Приехали к нему в Москву американцы и спрашивают:
  • Чем вы докажете, что крекинг изобретён вами?
Шухов вынул из стола документы и предъявил американцам. Из документов было ясно, что Шухов 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 переработки другой. Другое и сырё.

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

При таких температурах крупные молекулы углеводородов раздробляются на более мелкие.

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

Когда мазут подвергается крекингу, часть составляющих его углеводородов раздробляется на более мелкие. А из мелких углеводородов как раз и составляются лёгкие нефтяные продукты - бензин, керосин.

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

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

При крекинге нефть подвергается химическим изменениям. Меняется строение углеводородов. В аппаратах крекинг-заводов происходят сложные химические реакции. Эти реакции усиливаются, когда в аппаратуру вводят катализаторы.

Одним из таких катализаторов является специально обработанная глина. Эта глина в мелком раздробленном состоянии – в виде пыли – вводится в аппаратуру завода. Углеводороды, находящиеся в парообразном и газообразном состоянии, соединяются с пылинками глины и раздробляются на их поверхности. 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 достижение нефтепереработки.

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

Главное внимание уделяют бензину. Его стараются получить больше и обязательно лучшего качества. Каталитический крекинг появился именно в результате долголетней, упорной борьбы нефтяников за повышение качества бензина.

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

podelise.ru

Сообщение о нефти по химии

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.   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.     

shpora.org

Доклад - Нефть - кровь промышленности

П Л А Н

стр.
1. Типы источников энергии 2
2. Чем можно заменить нефть 3
3. пиролиз 4
4. газификация 5
5. ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ 6
6. Сейсмические исследования недр Земли 7
7. использованная литература 8

Нефть – это кровь промышленности.

И.В. Сталин

i . типы источников энергии

Потребление нефти во всем мире прогрессивно растет, что, в свою очередь, определяется развитием техники и промышленности, ростом населения.

В начале 20-го столетия потребление энергии удваивалось за 50 лет, а теперь – каждые 15 лет.

Существующие источники энергии делят на возобновляемые и невозобновляемые:

НЕВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ
Ископаемое топливо — солнечная энергия
— каменный уголь — гидроэнергия
— бурый уголь — энергия ветра
— торф — энергия морских приливов
— горючие сланцы — геотермальная энергия
— битумы
Жидкое
— нефть
Газообразное
— природный газ
— попутный газ
Атомная энергия
— залежи радиоактивных веществ

Человечество использует в основном невозобновляемые источники энергии. Вторая половина 20-го века характеризуется использованием в основном нефти, газа – на 70%, а твердого топлива на 30%.

Запасы нефти и газа в мире не столь велики, и при интенсивном использовании могут скоро оскудеть. К тому же нефть и нефтяные газы являются основным сырьем для химической промышленности, которая развивается опережающими темпами. Поэтому для будущего необходимо сохранить нефть и газ прежде всего как сырье для химической промышленности, заменив нефть как топливо другими источниками энергии.

Пример. Уже в настоящее время в Дании и Голландии 10% всей потребляемой энергии составляет энергия ветра.

Пример. Атомная энергетика – энергетика сегодняшнего дня. Первичным сырьем для нее служит уран, торий, природные запасы которых велики. Принцип основан на радиоактивном превращении урана в искусственное ядерное горючее – плутоний – 234.

Предполагается к 2100 году довести долю ядерной энергетики до 70% энергопотребления.

2. ЧЕМ МОЖНО ЗАМЕНИТЬ НЕФТЬ

Одним из наиболее эффективных заменителей являются горючие газы – природный газ, попутный нефтяной газ, коксовый газ, генераторный газ. К тому же природный газ – это прекрасное топливо:

1. Дает полное сгорание без дыма

2. Прекрасно хранится в сжатом и сжиженном состоянии

3. Сравнительно низкая себестоимость добычи

4. Бурение газовых скважин не отличается от проходки нефтяных скважин.

Природный газ также используется как:

1. Газовое топливо

2. Применяется для серийных двигателей внутреннего сгорания. При этом токсичность выхлопных газов меньше.

Чем еще можно заменить нефть?

Наиболее перспективно развитие угольной промышленности. Запасы каменного угля в 5 раз превышают запасы нефти и газа.

Пример. Если считать уголь как единственный источник энергии, то его запасов хватит на 300 – 400 лет.

3. ПИРОЛИЗ

Чтобы уголь стал нефтеподобным, его надо гидрировать (произвести процесс обработки твердого топлива водородом при 5000и давлении 70 мПа в присутствии катализатора). При гидрировании угля происходит разрушение непрочных молекулярных и внутирмолекулярных связей и гидрирование ненасыщенных молекул.

Переработка твердого топлива возможна через пиролиз – нагревание твердого топлива в закрытых реакторах без доступа воздуха. При этом крупные молекулы расщепляются, а осколки полимеризуются, конденсируются, ароматизируются, алкинируются и т.д.

П И Р О Л И З
низкомолекулярный высокомолекулярный
5000 — полукоксование 10000– коксование
Получают синтетическое газовое и жидкое топливо Получают кокс и коксовый газ. смолу

Коксование осуществляется в коксовой печи, которая имеет 1 камеру коксования, 2 обогревательные простенки для сжигания и циркуляции отопительного газа, 3 регенераторы для утилизации теплоты отходящих дымовых газов.

Кокс – один из главных продуктов коксования. Он используется в черной и цветной металлургии, в химической промышленности. Кокс – источник тепла (содержит 97,5% углерода).

Коксовый газ – содержит пары, коксовые смолы, пары бензельных углеводородов, аммиак, сероводород, нафталин, пары воды, водород, метан, этилен и его гомологи, угарный и углекислый газы, азот.

Смола – черная, вязкая жидкость, содержащая до 10 тыс. индивидуальных химических веществ.

Существует еще один способ переработки твердого топлива – газификация – превращение органической части твердого топлива в смесь газов путем его неполного окисления воздухом, кислородом, водяным паром при 10000в реакторах-газогенераторах.

4. ГАЗИФИКАЦИЯ

Газификация – процесс с получением искусственного газообразного топлива и сырья для химической промышленности.

Для газификации используют торф, полукокс, низкосортные угли.

Если вместо катализатора использовать воздух, то 2С + О2 ->2CO2,

2CO2 + O2 ->2CO2, C + O2 -> CO2 .

Если использовать водяной пар, то C + h3 O -> CO + h3,

C + 2h3 O -> CO2 + 2h3, CO + h3 O -> CO2 + h3

В результате газификации получают генераторные газы

Водород 16% угарный газ 10% метан

Известно, что метанол является основой для получения высокооктановых добавок к моторному топливу, так же как и водород, он является экологически перспективным видом топлива взамен бензина (что дает возможность применения водорода в двигателях – авто, авиа, дизельных), также в быту – отопление помещений, освещение).

Водород – ценное сырье для нефтепереработки и переработки твердого топлива. Водород применяют для замены нефтепродуктов в виде добавок к автотопливу, которая уменьшает вредность выхлопных газов, повышает экономичность двигателей.

5. ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Наш мир начал отсчет 3-го тысячелетия, и подошли мы к нему с оскудевшими природными сырьевыми ресурсами, особенно в отношении нефти, так как объемы добычи нефти растут, рано или поздно ее запасы оскудеют. Поэтому приходится экономить – в области энергоресурсов – но это лишь частичная мера, т.к. моря и океаны хранят огромные запасы углеводородных газов (в твердом состоянии).

Пример. Бермудский треугольник (на поверхности моря образовался кипящий газом водяной купол, из которого вырывались газовые гейзеры).

Так как Мексиканский залив с Бермудами находится в зоне активной тектонической деятельности, то это приводит к нарушению структуры пород, падению в них давления, образованию многочисленных трещин, по которым мог вырваться наружу колоссальный объем газа, заключенного в твердые, похожие на лед частицы газовых гидратов – кластраты – соединения-ловушки, когда одна молекула попадает в объем другой, более крупной.

Между молекулой-хозяйкой и молекулой-гостьей есть связь, для разрыва которой нужны усилия.

1 м3 кластрата содержит 200 м3 газа. Залежи кластратов – газовых гидратов – встречаются в осадках глубоководных акваторий и в недрах суши с мощной зоной вечной мерзлоты. Запасы газа в форме гидратов в десятки раз превосходят все разведанные запасы нефти.

Существует еще так называемая «тяжелая» нефть – вязкая масса с плотностью 1. Она пропитывает песчаники и известняки. Разработки такой нефти очень малы. «Тяжелая» нефть является частным случаем битумов. Природные битумы – породы, напитанные высоковязкой нефтью, которую можно выделить при нагревании. Природные битумы могут давать до 40% от необходимого количества нефти (но переработка требует больших затрат).

Источники углеводородного сырья
традиционные нетрадиционные

— нефть

— горючие газы

— жидкие, газообразные углеводороды (полученные из битумных пород, угля, горючих сланцев)

Горючие сланцы – разновидность битумов – похожи на бурый уголь по внешнему виду, занимают промежуточное положение между нефтью и углем (С – Н меньше, чем в нефти, но больше, чем в угле).

Сланцы разрабатывают подземной газификацией – под землей на значительной глубине поджигают пласт сланцев. Выделяется углекислый газ, водород. Они используются в нефтехимической промышленности.

Ежегодная переработка 1 млн. тонн сланцев заменяет 1,5 млн. тонн нефти.

Международные геологические конгрессы проводятся под девизом «С умом соединенными усилиями» эксплуатировать недра Земли.

С умом эксплуатировать недра Земли нужно, познавая ее глубинное строение.

Для этого создаются сети сверхглубоких скважин. Были обнаружены гелий, водород, титан.

6. Сейсмические исследования недр Земли.

Изображение картины исследуемого района при помощи электромагнитных волн на сотни км вглубь земли. Так как нефть плохо проводит электрический ток, а вода – хорошо, то легко можно получить информацию о нефти через воду, ее сопровождающую.

Нефть – дар природы. Нефть – неотъемлемый элемент нашей повседневной жизни. Нефть дала миру неисчислимые богатства. Нефть – королева энергетики. Нефть – черное золото. Чем ее можно заменить? «Голубым золотом» — природным газом? Вряд ли надолго! Углем? Скорее всего. И скорее бы закончился очередной «дележ мира», очередная «нефтяная война». Ибо кто владеет нефтью – энергоносителем, тот владеет миром.

7. ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Химия. Большой справочник для школьников и

поступающих в ВУЗы. Издательство «Дрофа». М. 1999 г.

2. Компьютерная энциклопедия «Природа»

3. Компьютерная энциклопедия «Наука»

www.ronl.ru