Физико-химические свойства нефти. Свойства нефти реферат


Реферат Нефть, ее свойства

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

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

ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ И СОЕДИНЕНИЯ В НЕФТЯХ

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

Углеводородные соединения

   В состав нефти входит около 425 углеводородных соединений.

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

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

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

Гетеросоединения

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

   В нефтях также обнаружено более 380 сложных гетеросоединений, в которых

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

кислород. Большинство из указанных соединений относится к классу сернистых

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

меркаптаны представляют собой соединения, в которых к углеводородным

радикалам присоединена группа SH.

Рис. 1. Метилмеркаптан.Меркаптаны разъедают трубы и другое металлическое оборудование буровых установок.

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

   Асфальтены представляют собой черное твердое вещество. По составу они сходны со смолами, но характеризуются иными соотношениями элементов. Они отличаются большим содержанием железа, ванадия, никеля и др. Если смолы растворяются в жидких углеводородах всех групп, то асфальтены нерастворимы в метановых углеводородах, частично растворимы в нафтеновых и лучше растворяются в ароматических. В “белых” нефтях смолы содержатся в малых количествах, а асфальтены вообще отсутствуют.ПРОИЗВОДНЫЕ НЕФТЕЙ   В 1888 г. предложено называть все горючие ископаемые каустобиолитами. Они подразделяются на две группы: угли и битумы. К битумам (лат. “битумен” – смола) отнесли нефть и горючие газы, а также твердые вещества, родственные нефтям. При классификации производных нефти выделяют две ветви. Одна из них объединяет последовательные продукты изменения нефтей с нафтеновым основанием – минералы асфальтового ряда. Ко второй ветви относятся продукты изменения нефтей с парафиновым основанием – минералы парафинового ряда.

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

   Основными продуктами изменения нефтей с парафиновым основанием являются озокериты. Это – воскообразные вещества плотностью меньше единицы. Они хорошо растворяются в бензине, бензоле, скипидаре и сероуглероде. Они легко воспламеняются и горят ярким коптящим пламенем. Озокерит – это смесь алканов от  до . Вторичные компоненты представлены маслами, смолами и асфальтенами.ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕЙ   Главнейшим свойством нефти, принесшим им мировую славу исключительных энергоносителей, является их способность выделять при сгорании значительное количество теплоты. Нефть и ее производные обладают наивысшей среди всех видов топлив теплотой сгорания. Теплота сгорания нефти – 41 МДж/кг, бензина – 42 МДж/кг. Важным показателем для нефти является температура кипения, которая зависит от строения входящих в состав нефти углеводородов и колеблется от 50 до 550°С.

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

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

   Важным является свойство нефтей растворять углеводородные газы. В 1 м3 нефти может раствориться до 400 м3 горючих газов. Большое значение имеет выяснение условий растворения нефти и природных газов в воде. Нефтяные углеводороды растворяются в воде крайне незначительно. Нефти различаются по плотности. Плотность нефти, измеренной при 20°С, отнесенной к плотности воды, измеренной при 4°С, называется относительной. Нефти с относительной плотностью 0,85 называются легкими, с относительной плотностью от 0,85 до 0,90 – средними, а с относительной плотностью свыше 0,90 – тяжелыми. В тяжелых нефтях содержатся в основном циклические углеводороды. Цвет нефти зависит от ее плотности: светлые нефти обладают меньшей плотностью, чем темные. А чем больше в нефти смол и асфальтенов, тем выше ее плотность. При добыче нефти важно знать ее вязкость. Различают динамическую и кинематическую вязкость. Динамической вязкостью называется внутреннее сопротивление отдельных частиц жидкости движению общего потока. У легких нефтей вязкость меньше, чем у тяжелых. При добыче и дальнейшей транспортировке тяжелые нефти подогревают. Кинематической вязкостью называется отношение динамической вязкости к плотности среды. Большое значение имеет знание поверхностного натяжения нефти. При соприкосновении нефти и воды между ними возникает поверхность типа упругой мембраны. Капиллярные явления используются при добыче нефти. Силы взаимодействия воды с горной породой больше, чем у нефти. Поэтому вода способна вытеснить нефть из мелких трещин в более крупные. Для увеличения нефтеотдачи пластов используются специальные поверхностно-активные вещества (ПАВ). Нефти имеют неодинаковые оптические свойства. Под действием ультрафиолетовых лучей нефть способна светиться. При этом легкие нефти светятся голубым светом, тяжелые – бурым и желто-бурым. Это используется при поиске нефти. Нефть является диэлектриком и имеет высокое удельное сопротивление. На этом основаны электрометрические методы установления в разрезе, вскрытом буровой скважиной, нефтеносных пластов.ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ ПРОИСХОЖДЕНИЯ НЕФТЕЙ   Существуют две теории происхождения нефти: биогенная и абиогенная. Сторонники первой – органики – считают, что нефть образовалась в осадочном чехле земной коры в результате глубокого преобразования животных и растительных организмов, живших миллионы лет назад. Другие – неорганики – доказывают, что нефть образовались в мантии земли неорганическим путем. Ответ на этот вопрос даст ответ на другой вопрос: в каких конкретных точках образуется нефть?ОРГАНИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ   Органическая концепция начинает развиваться после создания работы М. В. Ломоносова о нефти. Он писал: «Увериться можем о происхождении сих горючих подземных материй из растущих вещей их легкостью». Сторонники органической концепции также спорили о том, что явилось исходным веществом для нефти: растения или животные? Победили те, кто утверждал: и растения, и животные. Другим предметом спора было место залегания нефти. Одни ученые считали, что нефть залегает там же, где и образовалась, другие, что нефть образовалась в одном месте, а скопилась в другом. Победила вторая точка зрения.

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

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

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

   С позиций современной органической позиции нефть образуется следующим образом.

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

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

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

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

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

   Для доказательства карбидной теории на чугун действовали соляной и серной кислотами, и был получен водород и смесь углеводородов, имеющих запах нефти.*         *         *   В настоящее время господствующей является органическая концепция. Она отличается большей стройностью, зрелостью и завершенностью суждений. В рамках неорганической концепции существует несколько гипотез, подчас взаимоисключающих друг друга.ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ   Нефть, получаемая непосредственно из скважин, называется сырой. В различных отраслях народного хозяйства применяются как сырая нефть, так и различные продукты, получаемые из нее в результате переработки.

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

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

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

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

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

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

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

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

   При температуре 700°С и выше происходит пиролиз нефти – разложение органических веществ без доступа воздуха. Главными продуктами пиролиза являются непредельные газообразные (этилен, ацетилен) и ароматические (толуол, бензол и др.)  углеводороды.ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ   В настоящее время из нефти получают тысячи продуктов. Основными группами являются жидкое топливо, газообразное топливо, твердое топливо (нефтяной кокс), смазочные и специальные масла, парафины и церезины, битумы, ароматические соединения, сажа, ацетилен, этилен, нефтяные кислоты и их соли, высшие спирты и т.д.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

bukvasha.ru

Физико-химические свойства нефти — реферат

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ                                                                                   3

  1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ                      4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                              9

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК                                             10              

ВВЕДЕНИЕ

        Знание физико-химических свойств нефти немаловажно и даже необходимо. В первую очередь для того, чтобы знать каким способом ее более рационально добывать, в каких условиях хранить, как осуществлять переработку и естественно соблюдать технику безопасности производственных процессов.

     Соблюдение  государственных стандартов обязательно  для всех предприятий и организаций, причастных к транспорту и хранению нефти и нефтепродуктов, тогда как другие имеют ограниченную сферу влияния. В этих документах устанавливается перечень формулируемых физико-химических, наиболее важных эксплуатационных свойств, допустимые значения ряда констант, имеющих специфическое назначение и условие использования.

     К физико-химическим относятся свойства, характеризующие состояние нефти  и нефтепродуктов и их состав (например, плотность, вязкость, фракционный состав). Эксплуатационные свойства характеризуют  полезный эффект от использования нефтепродукта  по назначению, определяют область его применения. Некоторые эксплуатационные свойства нефтепродуктов оценивают с помощью нескольких более простых физико-химических свойств. В свою очередь, перечисленные физико-химические свойства можно определить через ряд более простых свойств веществ. Часто на практике нефтепродукты и нефти характеризуются уровнем качества. Оптимальным уровнем считается такой, при котором достигается наиболее полное удовлетворение требований потребителя. Уровень качества зависит от уровня каждого свойства и значимости этого свойства.   

     
  1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТИ

     Нефть – представляет собой горючую, маслянистую  жидкость, состоящую из смеси различных  углеводородов, преимущественно темного  цвета (красно-коричневого, иногда почти чёрного цвета), хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная нефть, имеет специфический запах, распространена в осадочной оболочке Земли; на сегодня — одно из важнейших для человечества полезных ископаемых.

     В нефти встречаются следующие группы углеводородов: метановые (парафиновые) с общей формулой СnН2n+2; нафтеновые – СnН2n; ароматические – Сnh3n-6. Преобладают углеводороды метанового ряда причем углеводороды  содержащие в составе от 1-4 атомов углерода (а именно метан СН4, этан С2Н6, пропан С3Н8 и бутан С4Н10), находящиеся при атмосферном давлении и нормальной температуре в газообразном состоянии. Углеводороды  метанового ряда содержащие от 5-7 атомов углерода (Пентан С5Н12, гексан С6Н14 и гептан С7Н16) неустойчивы, легко переходят из газообразного состояния в жидкое и обратно. Углеводороды от С8Н18 до С17Н36 – жидкие вещества. Углеводороды, содержащие больше 17 атомов углерода – твердые вещества (парафины). В нефти содержится  82¸87 % (85%) углерода, 11¸14 % (12%) водорода (по весу), кислород, азот, углекислый газ, сера, в небольших количествах хлор, йод, фосфор, мышьяк и т.п.

     Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях не растворима в воде, но может образовывать с  ней стойкие эмульсии. В технологии для отделения от нефти воды и растворённой в ней соли проводят обезвоживание и обессоливание.

     Основной  показатель товарного качества нефти  – ее плотность (r) (отношение массы к объему), по ней судят о ее качестве. Легкие нефти наиболее ценные. (Измеряется плотность ареометром, пикнометром.)

     По  плотности нефти делятся на 3 группы:

      1) на долю легких нефтей (с плотностью  до 870 кг/м3) в общемировой добыче приходится около 60% (в России – 66%),

     2) на долю средних нефтей (871¸970 кг/м3) в России – около 28%, за рубежом – 31%;

     3) на долю тяжелых (свыше 970 кг/м3) – соответственно около 6% и 10%.

     Вязкость – свойство жидкости или газа, в данном случае нефти, оказывать сопротивление перемещению одних ее частиц относительно других.  Зависит она от силы взаимодействия между молекулами жидкости (газа), в данном случае нефти. Для характеристики этих сил используется коэффициент динамической вязкости (m). За единицу динамической вязкости принят паскаль-секунда (Па·с). Жидкость с вязкостью 1 Па·с относится к числу высоковязких.

     В нефтяном деле, так же как и в  гидрогеологии и ряде других областей науки и техники, для удобства принято пользоваться единицей вязкости, в 1000 раз меньшей – мПа·с. Так, пресная вода при температуре 200С имеет вязкость 1 мПа·с, а большинство нефтей, добываемых в России, - от 1 до 10 мПа·с, но встречаются нефти с вязкостью менее 1 мПа·с и несколько тысяч мПа·с. С увеличением содержания в нефти растворенного газа ее вязкость заметно уменьшается. Для большинства нефтей, добываемых в России, вязкость при полном выделении из них газа (при постоянной температуре) увеличивается в 2¸4 раза, а с повышением температуры резко уменьшается.

     Вязкость  жидкости характеризуется также  коэффициентом кинематической вязкости, т.е. отношением динамической вязкости к плотности жидкости. За единицу в этом случае принят м2/с. На практике иногда пользуются понятием условной вязкости, представляющей собой отношение времени истечения из вискозиметра определенного объема жидкости ко времени истечения такого же объема дистиллированной воды при температуре 200С. 

     Вязкость  изменяется в широких пределах (при 500С 1,2 ¸ 55·10-6м2/с) и зависит от химического и фракционного состава нефти и смолистости (содержания в ней асфальтеново-смолистых веществ).

     Цвет  нефти варьирует от светло-коричневого до темно-бурого и черного.

     Другое  основное свойство нефти – испаряемость.  Нефть теряет легкие фракции, поэтому она должна храниться в герметичных сосудах.

     В пластовых условиях свойства нефти существенно отличаются от атмосферных условий.

     Наиболее  характерной чертой пластовой нефти  является содержание  в ней значительного  количества растворенного газа, который  при снижении пластового давления выделяется из нефти, вследствие чего нефть становится более вязкой и уменьшается ее объем. Такое свойство называется газосодержание – количество газа, содержащееся в одном кубическом метре нефти.

     При увеличении давления нефть сжимается. Для пластовых нефтей коэффициенты сжимаемости нефти  bн колеблются в пределах 0,4¸14,0 ГПа-1, коэффициент bн определяют пересчетом по формулам, более точно получают его путем лабораторного анализа пластовой пробы нефти.

     В  пластовых условиях также изменяется плотность нефти, она всегда меньше плотности нефти на поверхности.

     Газовый фактор – количество газа, добываемого на 1 тонну нефти (м3/т)

     Для нефтяных месторождений России газовый  фактор изменяется от 20 до 1000 м3/т. По закону Генри растворимость газа в жидкости при данной температуре прямо пропорциональна давлению. Давление, при котором газ находится в термодинамическом равновесии с нефтью, называется давлением насыщения. Если давление ниже давления насыщения, из нефти начинает выделяться растворенный в ней газ. Нефти и пластовые воды с давлением насыщения, равным пластовому, называются насыщенными. Нефти в присутствии газовой шапки, как правило, насыщенные.

     Огнеопасность нефти характеризуется температурой вспышки паров, при которой пары нефти, нагретой при определенных условиях, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней открытого пламени.

     Из  этого свойства вытекает следующее  свойство нефти взрываемость – это способность воспламеняться от открытого пламени, зависит от соотношения смеси её паров с воздухом.

     Различают нижний и верхний пределы взрываемости нефтепродуктов в воздухе. Нижний предел - такая концентрация паров нефти в воздухе, ниже которой не происходит вспышка смеси из-за избытка воздуха и недостатка паров при внесении в эту смесь горящего предмета. Верхний предел соответствует такой концентрации паров нефти в воздухе, выше которой смесь не взрывается, а просто горит.

     Температура вспышки – это температура, при которой нефть, нагреваемая при определенных условиях, выделяет такое количество паров, которое образует с воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.

     Температурой  воспламенения называется та температура, при которой нагреваемый при определенных условиях нефтепродукт загорается и горит не менее 5 секунд.

     При понижении температуры часть  компонентов нефти становятся более вязкими и малоподвижными, растворенные углеводороды могут выделятся в виде кристаллов. Это весьма осложняет товарно-транспортные операции и эксплуатацию нефти при низких температурах. Эту температуру называют температурой застывания.

     Диэлектрические свойства нефти.

     Нефть относится к диэлектрикам, т.е. обладает высоким удельным электрическим  сопротивлением (не проводит электрический  ток). При движении нефти по трубопроводам  вследствие её трения о стенки трубопроводов  образуется статическое электричество. Это может привести к пожару, поэтому трубопроводы и цистерны для транспорта нефти заземляют.        

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     В данной работе приведены основные и  наиболее важные физико-химические свойства нефти, от которых напрямую зависят  и эксплуатационные свойства нефти. Учитывая все эти свойства, многие предприятия и организаций, причастные к транспорту и хранению нефти и нефтепродуктов, соблюдают государственные стандарты, и благополучно работают, получая свою заслуженную прибыль. На сегодня нефть — одно из важнейших для человечества полезных ископаемых. Поэтому необходимо знать и учитывать физико-химические свойства нефти.             

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК          

turboreferat.ru

Реферат - СвОйства нефти Нефть

СвОйства нефти

Нефть (тур. neft, от перс. нефть) - горючая, маслянистая жидкость, распространённая в осадочной оболочке Земли, важнейшее полезное ископаемое. Сложная смесь алканов, некоторых цикланов и аренов, а также кислородных, сернистых и азотистых соединений. В её составе обнаруживается свыше 1000 индивидуальных органических веществ, содержащих 83-87% углерода, 12-14% водорода, 0,5-6,0% серы, 0,02-1,7% азота и 0,005-3,6% кислорода и незначительную примесь минеральных соединений; зольность нефти не превышает 0,1 %. Различают лёгкую (0,65-0,87 г/см3), среднюю (0,871-0,910 г/см3) и тяжёлую (0,910-1,05 г/см3) нефть. Теплота сгорания 43,7-46,2 МДж/кг (10400-11000 ккал/кг).

В составе нефти выделяют лёгкие фракции (начало кипения 200° С), где преобладают метановые углеводороды (алканы). Содержание лёгких фракций в нефтях разных месторождений и даже разных продуктивных горизонтов одного и того же месторождения сильно изменяются. Существенное значение в составе нефтей имеют циклоалканы и ароматические углеводороды (арены - СnНm).

Ароматические углеводороды - наиболее токсичные компоненты нефти (Mitchell et al, 1972). 0ни являются хроническими токсикантами (Baker, 1971). В частности, к очень активным и быстродействующим токсикантам относятся низкокипящие арены - бензол, ксилол, толуол и др. Многие ароматические углеводороды характеризуются ярко выраженной мутагенвостью и канцерогенностью (Исмаилов, 1990). Наиболее опасна группа полиароматических углеводородов (Ильницкий, 1975, Шабад, 1973). Содержание одного из наиболее токсичных соединений - 3,4 бензпирена в нефтях колеблется от 250 до 8050 млрд-1 (Алексеева, Теплицкая, 1981).

Одним из значительных компонентов нефти являются твёрдые метановые углеводороды (парафины), содержание которых может достигать 15-20%. Парафины содержатся практически во всех нефтях. По содержанию парафинов выделяются три группы нефтей: малопарафиновые (парафина - до 1,5%), парафиновые (1,5-6,0%), высокопарафиновые (более 6%) (Требин и др., 1980).

В нефтях идентифицированы фенантрены, хризены, пирены, бензпирены, тетрафены (Алексеева, Теплицкая, 1981).

К неуглеводородным компонентам нефти относятся смолы и асфальтены, играющие очень важную роль в химической активности нефти. Их содержание колеблется от 1-2 до 6-40% (Панов и др., 1986). С этими группами соединений связана основная часть микроэлементов нефти. Наиболее высоки концентрации V и Ni, а на отдельных месторождениях в нефтях и углеводородных газах довольно много Hg и As (Озерова, Пиковский и др., 1979; Озерова, Пиковский, 1982, 1985).

Основные характеристики нефти представлены в таблице.

Фракция

Массовая доля в сырой нефти, %

Диапазон температур кипения, °С

^ Растворимость в дистиллированной воде х 104, % (по массе)

Парафины:

С6 - С12

0,1 - 20

69 - 230

9,5 - 0,1

С13 - С25

0 - 10

230 - 450

0,01 - 0,004

Циклопарафины:

С6 - С12

5 - 30

70 - 230

55 - 1,0

С13 - С23

5 - 30

230 - 405

1,0 - 0

^ Ароматические углеводороды:

моно- и дициклическиеС6 - С11

0 - 5

80 - 240

1780 - 0

полициклические С12 - С18

0 - 5

240 - 400

12,5 - 0

^ Нафтено-ароматические углеводороды

С9 - С25

5 - 30

180 - 400

1,0 - 0

Остатки

10 - 70

400

0

Важными с экологических позиций компонентами нефти являются присутствующие в ней соединения серы (элементарная, сероводородная, сульфидная, меркаптановая). В России нефть классифицируют по содержанию серы на три класса: малосернистая (до 0,5 %), сер-нистая (0,5-2 %) и высокосернистая (св. 2 %).

Ещё один неуглеводородный компонент сырой нефти - минерализованные пластовые воды. Состав пластовых вод, которые извлекаются вместе с нефтью, концентрации в них солей и соотношения ионов, а соответственно, и степень их экологической опасности раз-нообразны. Основные группы вод - хлоридно-натриевые (преобладающие) и хлоридно-кальциевые. Все воды нефтяных месторождений высоко минерализованы. Выделяются рас-солы (выше 100 г/л) и солёные воды (10-50 г/л). Для нефтяных вод характерно повышенное содержание галогенов (Cl, Br, J), а также бора, бария, стронция, а в ряде случаев -двухвалентного железа и сероводорода.

Для территории России все пластовые воды по степени вредности объединены в пять групп: 1) хлоридно-натриевые с минерилизацией (свыше 100 г/л), 2) хлоридно-кальциевые (свыше 100 г/л), 3) хлоридно-натриевые (100-50 г/л), 4) хлоридно-натриевые (50-10 г/л), 5) хлоридно-натриевые (10-1 г/л) (Батоян, 1983). При этом даже в пределах одного бассейна состав пластовых вод достаточно разнообразен. Пластовые воды, отделяющиеся от добы-ваемой нефти в процессе её первичной подготовки, составляют основные объёмы сточных вод промыслов - около 82-84% (Панов и др., 1986). По мере увеличения срока эксплуатации промыслов объём сточных вод непрерывно растёт, а их минерализация падает. Человек использует нефть издавна (с 6-го тыс. до н.э.). Путём перегонки из нефти по-лучают бензин, реактивное топливо, мазут. Мировые запасы нефти составляют около 141 млрд. т (2000 г.). Наибольшие запасы нефти сосредоточены в Саудовской Аравии (35,5 млрд.т), Ираке (15,4), Кувейте (12,9), ОАЭ (12,6), Иране (12,2), Венесуэле (10,5), и России (6,6).

www.ronl.ru

Реферат: Физико-химические свойства нефти

Оглавление 1. Введение._______________________________________________________________2. Немного истории онефти._________________________________________________3. Что такоенефть?_________________________________________________________4. Классификация нефти.____________________________________________________5. Физико-химическиесвойства.______________________________________________6. Происхождение нефти.____________________________________________________7. Основные месторождения нефти.___________________________________________8. Нахождение нефти вприроде.______________________________________________9. Нефтяная промышленность._______________________________________________10. На это стоит обратить внимание.___________________________________________11. Экологические проблемы, связанные с добычей нефти.________________________12. Заключение.____________________________________________________________13. Список используемой литературы._________________________________________ Основным сырьём для производства органических соединений служит в большинствеслучаев нефть. Химической обработкой этого сырья занимается самостоятельнаяотрасль химической промышленности - нефтехимия. Постоянно вырастающая рольсинтетических органических соединений в жизни современного общества вызываетпотребность в создании промышленного производства органических материалов,способного производить эти соединения быстро, дешево и в достаточномколичестве. Для такого производства необходимы доступные , дешевые и широкораспространенные в природе источники сырья , из которого можно было быполучить необходимые соединения сравнительно простыми методами. С течениемвремени выяснилось, что этим требованиям удовлетворяют 3 ископаемых источникасырья, а именно: каменный уголь, природный газ и нефть. Первое сырье дляпроизводства органических материалов было получено из каменного угля. Такпродолжалось некоторое время, но с течением времени постоянно возрасталозначение природного газа и нефти, как источников химического сырья. Поэтомувсе шире разрабатывались и усовершенствовались соответствующие химическиепроцессы. В настоящее время из нефти получают свыше 90% всех синтезируемыхорганических соединений. Нефть - самый важный источник сырья для производстваорганических соединений. История нефти. В глубокой древности было известно существовании нефти. Знали и слово«нефть». Еще древние греческие летописцы Геродот и Плиний это горючеевещество, использовавшееся, и как цемент называли «нафта». За 6-4 тысяч летдо нашей эры на берегу реки Евфрат (Ирак) велась добыча нефти. К далекомупрошлому относятся первые сведения о нефти в Средней Азии. О добыче «черногомасла» в Ферганской впадине было известно еще во время похода АлександраВеликого через Среднюю Азию в Индию. Во время путешествия Колумба в Америкубыло описано озеро на острове Тринидад, в котором жители собирали асфальт, аиз него готовили цемент. В Северной Америке примитивная добыча нефти велась сXVII века. В России в начала XVIII века Петр 1 приказал добывать нефть наАпшеронском полуострове (Азербайджан). Однако намерение Петра 1 не былоосуществлено. Только после Бакинского ханства к России, началась кустарнаяразработка нефтяных источников. Нефть была довольно дорогим товаром. Кпримеру, в торговой книге, составленной в Москве в 1575-1610 гг., указано,что ведро нефти стоило 3-4 раза дороже, чем ведро вина.Хотя о нефти знали давно, использование ее в течение многих веков былоограниченным. Так, в III тысячелетии до н. э. в Египте, асфальт, каксвязующие и водонепроницаемое вещество вместе с песком и известью,использовался для изготовления мастики, применяемой при сооружении строенийиз кирпича и камня, дамб, причалов и дорог. Древние египтяне применяли еетакже для бальзамирования трупов, древние греки находили применение горящейнефти в военных целях, как воспламеняющегося вещества вместе с селитрой,серой и смолой для изготовления «огненных стрел» и «огненных горшков». Ввоенных действиях нефть - «греческий огонь» - использовался более 2 тысяч летназад.Многие народы использовали нефть в медицине, а также для защиты садов ивиноградников от вредителей. Еще в XIII веке Марко Поло, описывая иракскуюнефть, указывал, что она применялась для освещения и в качестве лекарства откожных болезней. В XVI-XVII вв. в центральные районы России нефть привозилииз Баку. Ее применяли в медицине, живописи и в качестве растворителя длякрасок, а также в военном деле.Почти до начала XX века нефть употреблялась преимущественно для освещенияпомещений, смазки колес телег и в немногочисленных механизмах. Постепенноусиливалось ее значение, как топлива. Нефть – «кровь» земли, Нефть – «черноезолото». Так ныне называют нефть. И в этом нет ни какого преувеличения. Нефтьсамое ценное топливо в мире!

Что такое нефть.

Соединения сырой нефти – это сложные вещества, состоящие из пяти элементов – C,H, S, O и N, причем содержание этих элементов колеблется в пределах 82–87%углерода, 11–15% водорода, 2,5–3% серы, 0,1–2% кислорода и 0,01–3% азота.Углеводороды – основные компоненты нефти и природного газа. Простейший из них –метан Ch5 – является основным компонентом природного газа. Всеуглеводороды могут быть подразделены на алифатические (с открытой молекулярнойцепью) и циклические, а по степени ненасыщенности углеродных связей – напарафины и циклопарафины, олефины, ацетилены и ароматические углеводороды.Парафиновые углеводороды (общей формулы Cn h3n + 2 )относительно стабильны и неспособны к химическим взаимодействиям.Соответствующие олефины (Cn h3n ) и ацетилены (Cn h3n – 2 ) обладают высокой химической активностью: минеральныекислоты, хлор и кислород реагируют с ними и разрывают двойные и тройные связимежду атомами углерода и переводят их в простые одинарные; возможно, благодаряих высокой реакционной способности такие углеводороды отсутствуют в природнойнефти. Соединения с двойными и тройными связями образуются в крекинг-процессепри удалении водорода из парафиновых углеводородов во время деструкциипоследних при высоких температурах. Циклопарафины составляют важную частьбольшинства нефти.Они имеют то же относительное количество атомов углерода и водорода, что иолефины. Циклопарафины (называемые также нафтенами) менее реакционноспособны,чем олефины, но более чем парафины с открытой углеродной цепью. Часто онипредставляют собой главную составную часть низкокипящих дистиллятов, таких,как бензин, керосин и лигроин, полученных из сырой нефти. Классификация нефти. Классификации нефти строятся на различной основе. Как правило, это генетическиеи технологические классификации. Первые из них учитывают состав исходногоматериала и условия его преобразования, а вторые характеризуют нефть как сырьёдля производства тех или иных нефтепродуктов. Генетическая классификация делитнефти на гумитосапропелитовые, сапропелитовые и сапропелито-гумитовые типы посоотношению остатков высших и низших растений в их составе. Типы подразделяютсядалее на классы и группы по степени преобразования компонентов в анаэробнойсреде. Принятая в России технологическая классификация делит их на три классапо содержанию серы (I<II<III), три типа по выходу фракций, перегоняющихсядо 350лнС (Т1>Т2>Т3), четыре группы по потенциальному содержанию базовыхмасел (М1>М2>М3>М4), две подгруппы по индексу вязкости (И1>И2) итри вида по содержанию твердого парафина (П1<П2<П3). В целом нефтьхарактеризуется шифром, составляемым последовательно из обозначения класса,типа, группы, подгруппы и вида, которым соответствует данная нефть.Классификация, имеющая признаки и научной, и технологической, была построенана основе группового состава нефти. В соответствии с ней нефти делятся нашесть классов: парафиновые, парафинонафтеновые, нафтеновые, парафино-нафтено-ароматические, нафтеноароматические, ароматические. Каждый класс включаетнефти с преобладанием одного - двух компонентов группового состава или с ихпримерно равным содержаниемПромышленнно-генетическая классификация нефти, аналогичная разработанной кнастоящему времени для углей, пока отсутствует. Вероятно, это связано с тем,что разнообразие жидких горючих ископаемых намного меньше, чем ТГИ, а ихсвойства легче стандартизуются по сравнительно просто определяемым кривым ИТКи групповому составу. Принятые в разных странах национальные системыклассификаций можно достаточно успешно применять в международной торговленефтью и нефтепродуктами и с их помощью планировать направления переработкинефти конкретного месторождения. Физико-химические свойства нефти. Нефть представляет собой чрезвычайно сложную смесь переменного состава иговорить о константах нефти невозможно, потому что состав и свойства нефтимогут существенно изменятся. Но тем не менее для характеристики нефтиопределение ряда физико-химических свойств имеет весьма важное значение вотношении ее состава и товарных качеств. Плотность принадлежит к числу наиболее распространенных показателей приисследовании нефти. Особое значение этот показатель имеет при расчёте нефтей,занимающих данный объём или определения объема нефтей. Это важно как длярасчетно-конструктивных исследований, так и для практической работы на местахпроизводства, транспортировки и потребления нефтей. Величины плотности у нефтивесьма различны, они колеблются в пределах 0,77-2,0, хотя в большинстве случаевони укладываются в более узкие пределы 0,83-0,96. Вязкостью или внутренним трением называется свойство, проявляющееся в сопротивлении, которое нефть оказывает при перемещении одной еечасти относительно другой под влиянием действия внешней силы. РазличаютДинамическую и кинематическую связь нефтей. Значение вязкости прихарактеристике нефтей чрезвычайно велико. Наибольшее значение вязкость имеетпри расчете нефтепроводов, при расчетах, связанных с подачей топлива и т. д.Нефть характеризуется не температурами кипения, температурными пределами начала и конца кипения и выходом отдельных фракций, перегоняющихся вопределенных температурных интервалах. По результатам перегонки судят о фракционном составе . Определение температурных пределов кипения отдельныхфракций нефти, а также определение процентного содержания этих фракций всоставе нефти имеет большое значение для определения характеристик этой нефти. Температура вспышки – это температура, при которой нефть, нагреваемая приопределенных условиях, выделяет такой количество паров, которое образует своздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени. Температурой воспламенения называется та температура, при которойнагреваемый при определенных условиях нефтепродукт загорается и горит не менее5 секунд.При понижении температуры часть компонентов нефти становятся более вязкими ималоподвижными, растворенные углеводороды могут выделятся в виде кристаллов.Это весьма осложняет товарно-транспортные операции и эксплуатацию нефти принизких температурах. Эту температуру называют температурой застывания . Происхождение нефти. История науки знает много случаев, когда вокруг какой-нибудь проблемыразгораются жаркие споры. Такие споры идут вокруг проблемы происхождениянефти. 1 этап - с древнейших времён по 1760 . В этот период представления опроисхождении нефти, так или иначе, были связаны с различными представлениями о"флогистоне ", происхождение Земли и др. Первая теория была сформулирована в950 годы арабским учёным Их - Ван - эс-Сафа. "Вода и воздух - писал он -созревают действием огня и образуют огненную серу и водяную ртуть. Эти двавторичных элемента смешиваются с разным количеством земли и в зависимости оттемпературы образуют минералы, находящиеся в земле, включая битуминознуюсубстанцию, такие, как нефть. Поэтому они имеют "высокий" воздух и нефть,сжимается и огнеопасны. " В конце 17 века (1697)итальянский учёный П. С.Бекконе, ссылаясь на мнение англ. учёного В. Чарметона, считая, что янтарь ибитумы имеют одинаковое происхождение и нефть образуется "вулканическими силамииз земли и серного начала", В качестве доказательства он приводил примерземлетрясения 1683 года, которое повлияло на интенсивность нефтепроявлений вСицилии. Судя по работе французского учёного Н. Лемери, в конце 17 векасуществовало представление об образовании нефти в результате перегонки янтаря;каменный уголь является остатком этой перегонки. Однако сам Лемери считал, чтонефть образуется в результате перегонки битума. Пожалуй, самое интересноепредположение высказал в начале 18 века немецкий учёный П. Ф. Генкель. По егомнению, нефть образуется из остатков животных и растений. Существование к 1739году представления о нефти были обобщены русским академиком И. Вейбрехтом,который, разделяя мнение о нефти как о смеси "огненной", водной и землянойсубстанций, в то же время считал, что нефть либо образовалась под влияниемтепла Земли, либо находилась в её недрах изначально. На основании нахождениянефти в теплых странах вблизи морей с соленой водой и длительности ее притоковснизу. Вейбрехт считал, что нефть-" это преобразованная, огненная сущность солей, оставляемая морской водой. При чрезмерном накоплении горючих веществ в одном месте при их воспламенении происходят землетрясения и оседания почвы". Любопытен вывод этого исследования о том, что "масляные части растений близки посвоим свойствам к нефтяным маслам". На этом основании делалось предположение:«быть может, огненные и масляные части всех растений происходят от нефти,которую растения вытягивают из земли. «Эти представления завоевывали всебольшее и большее признание. В 1750 немецкий ученый Шпильман писал, что нефтьобразуется из растений, преимущественно из ели. Член французской академии наук,химик по специальности П.Ж. Макер в 1758 высказал мнение о том, что битумыобразуются в результате взаимодействия "растительных масел " и "кислот". 2 этап (1761-1859). Этот этап продолжался почти 100 лет. Он начался сработы М.В.Ломоносова. В середине 18 века в своем трактате "О слоях земных"великий русский ученый писал: " Выгоняется подземным жаром из приготовляющихсякаменных углей бурая и черная масляная материя... и сие есть рождение жидкихразного сорта горючих и сухих затверделых материй, каковы суть каменного масла,жидковская смола, нефть. Которые хотя чистотой разнятся. Однако из одногоначала происходят" Таким образом, более 200 лет назад была высказана мысль оборганическом происхождении нефти из каменного угля. Исходное вещество былоодно: органический материал, преобразованный сначала в уголь, а потом в нефть игаз. Родилась органическая гипотеза. М.В.Ломоносов был не единственный,кто высказался по интересующему нас вопросу в 18 веке. Правда, другие гипотезытого времени носили курьёзный характер. Так, один варшавский каноник утверждал,что Земля в райский период была настолько плодотворна, что на большую глубинусодержала жировые примеси. После грехопадения этот жир частично испарился, ачастично погрузился в землю , смешиваясь с различными веществами. Всемирныйпотоп содействовал превращению его в нефть. Также известна ещё одна гипотеза.Авторитетный немецкий геолог-нефтяник Г.Гефер рассказывает об одномамериканском нефтепромышленнике конца прошлого века, считавшим, что нефтьвозникла из мочи китов на дне полярных морей. По подземным каналам она прониклав Пенсильванию. Немецкий химик К. Райхенбах в 1834 привел перегонку каменногоугля с водой и получил 0,0003% масла, очень похожего на скипидар и на нефтьИталии. На основании этого он предположил, что нефть "представляет собойскипидар доисторических пиний (итальянских сосен), находилась в углях в готовомвиде и выделялась из них под действием теплоты Земли" В 19 веке среди учёныхбыли распространены идеи, близкие к представлениям Ломоносова. Споры велисьглавным образом вокруг исходного материала :животные или растения?" 3 этап - (1860-1905). Немецкие учёные Г. Гефер и К. Энглер в 1888 поставили опыты, доказавшиевозможность получения нефти из животных организмов. Позднее, в 1919академиком Н.Д.Зелинским был осуществлен опыт, исходным материалом которогобыл органогенный ил преимущественно растительного происхождения из озераБалхаш. При его перегонке были получены: сырая смола -63,2%,кокс-16% , газы (метан, окись углерода, водород, сероводород.)-20,8%. Припоследующей переработке смолы из нее извлекли бензин, керосин и тяжелыемасла. Итак, опытным путём было доказано, что нефть - производные приразложении органики либо животного, либо растительного происхождения, либо ихсмеси. Таковой была органическая гипотеза. Но также существовала инеорганическая гипотеза, выдвинутая Д. И. Менделеевым, и получившая названиекарбидной. Ученый считал, что во время горообразовательных процессов потрещинам, рассекающим земную кору, поверхностная вода просачивалась вглубьЗемли к металлическим массам. Взаимодействие ее с карбидами железа приводилок образованию окислов металла и углеводорода. У.В. по тем же трещинамподнимались в верхние слои земной коры и насыщали пористые породы, образуяместорождения. Однажды, побывав в г. Баку, Менделеев от русского учёного Г.В. Абиха узнал, что часто месторождения нефти территориально приурочены ксбросам - особого типа трещинам земной коры. В этом Менделеев виделнеоспоримые докозательства своих воззрений. Таким образом, к концу прошлогостолетия четко обособились 2 полярных взгляда на проблему происхождениянефти: органическая и неорганическая. 4 этап- (1932-1950). Выход в свет в 1932 книги академика И. М. Губкина "Учение о нефти " положилконец колебаниям между указанными группами представлений, и в течениепоследующего этапа господствовала гипотеза образования нефти из рассеянногоорганического вещества, накапливавшегося в значительных количествах в осадкахморских бассейнов. 5 этап - (1951 - настоящее время). Этот этап можно смело назвать этапом становления теории органическогопроисхождения нефти, или, как ее правильно назвал Н.Б. Вассоевич, теорииосадочно-миграционного происхождения нефти и углеводородных газов. Началоданного этапа следует считать 1950 год потому, что именно этот год почтиодновременно с советскими и американскими учёными были обнаружены У.В. всовременных осадках. Американские исследователи под руководством П.В.Смитаоткрыли углеводороды в современных осадках Мексиканского залива,прикалифорнийской части Тихого океана, а также некоторых пресноводныхбассейнов. И хотя дальнейшие исследования показали, что углеводороды,содержащиеся в современных осадках, существенно отличаются от нефти, значениеуказанных открытий трудно переоценить. Они показали, во-первых, чтоуглеводороды образуются в осадках из остатков растительных и животныхорганизмов. Тем самым был положен конец продолжавшейся в течение более двухстолетий дискуссии о том, какое органическое вещество может быть исходным дляобразования нефти. Во-вторых, оказалось, что процессы нефтегазообразованиямогут развиваться почти в любых субаквальных осадках и что для этого нетребуется каких-то особых экстраординарных условий. Основные месторождения. Мировой запас нефти оценивается в 840 млрд. тонн условного топлива, из них10% — достоверные и 90% —вероятные запасы.Основной поставщик нефти на мировой рынок — страны Ближнего и СреднегоВостока. Они располагают 66 % мировых запасов нефти, Северная Америка — 4 %,Россия — 8-10 %. Отсутствуют месторождения нефти в Японии, ФРГ, Франции имногих других развитых странах. К 2000 г. объем ввоза нефти в США будет в двараза превышать уровень ее добычи. Экспорт из России предполагается к 2000 г.до 7,0 млн. баррелей в сутки. Прогнозируется рост спроса на нефть — 1,5 % вгод. РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ. Западная Сибирь Это наша богатейшая кладовая и одна из величайших нефтегазоносных провинций вмире (так называют территории, где располагаются сразу несколько десятков, ато и сотен месторождений). Здесь их открыто уже более двухсот. Они таят всебе около 4 млрд. тонн нефти. В 60-е года 20-го века в Среднем Приобье,прямо посередине этой огромной заболоченной равнины, обнаружили целую«россыпь» нефтяных месторождений. Среди них Самотрол – один из 4-х нефтяныхгигантов (2,6 млрд.т.), который разрабатывается с 1969 года. Он имеет 10залежей нефти, одна из которых с газовой шапкой. Нефть находится в песчаникахнижнего мела и верхней юры на глубине 1610-2350м.Среди других нефтяных месторождений Западной Сибири. Выделяется Федоровское(400 млн. т.), Варьеганское (200 млн. т.) Усть-Балыкское (170 млн. т.) Волго-Уральский район Волго-Уральский район – второй по значимости в России. Здесь разведанонесколько миллиардов тонн нефти. Открыто с выше 100 нефтяных месторождений,содержащих более 1400 залежей нефти; 2/3 запасов нефти уже добыто.В 1948 году в этом районе было открыто крупное Ромашкинское месторождение (3млрд. т.). Оно расположено в Татарии, в 70 км. К западу от городаАльметьевска, в пределах крупного пологого поднятия осадочных пород.Разрабатывается с 1952 года. Здесь уже добыли 1,4 млрд. т. нефти. Северный Прикаспий. Эта нефтегазоносная провинция охватывает Южное Поволжье и прилегающие с юго-востока районы, в основном в пределах прикаспийской низменности: частью вРосси частью в Казахстане. Это огромная чаша, заполненная рыхлыми осадкамиогромной мощности в 17-20 км. В них выделяются две нефтегазовые толщи,разделённые мощным пластом соли. Тимано-Печёрский район. Тимано-Печёрский район занимает северо-восток европейской части России. Здесьнефть есть во всех палеозойских и ниже – в мезозойских отложениях, а онирасполагаются на большой площади. В начале 60-х годов XX века открыто крупноеместорождение – Усинское нефтяное. Оно разрабатывается с 1973 года. Восточная Сибирь и Дальний Восток. Здесь открыты Енисейско-Анабарское нефтегазоносная, Ленно-Тунгусскоенефтегазоносная, Ленно-Вилюская нефтегазоносная, Охотская нефтегазоноснаяпровинции.Одним из старейших районов нефтедобычи в России является остров Сахалин,Первые нефтяные месторождения – Охинское и Катанглинское – открыты здесь в1923-1926 годах. К настоящему времени на острове их несколько десятков. Здесьнефтегазоносны молодые неогеновые отложения. В последние годы нефть получаютиз недр сахалинского шельфа. Томская область. Впервые нефть была получена у города Колпашево в 1953 .16 августа 1962былооткрыто второе месторождение в Александровском районе в деревне Соснино.Позднее были открыты Советское, Стрежевское, Малореченское, Северное,Лугинское и т. д. Глубина залегающих нефтяных пластов от 1500 до 2000 метров. Нефтяная промышленность Нефтедобыча - отрасль нефтяной промышленности, осуществляющая извлечениенефти и сопровождающего ее газа из недр с помощью буровых скважин или, вотдельных случаях, шахт и других выработок. Задачами нефтедобычи являются:рациональная разработка нефтяных залежей наиболее совершенными способами,обеспечивающими извлечение подземных запасов нефти в заданные сроки, сминимальными затратами энергии и труда; организация сбора и предварительнойобработки (очистки) добытой продукции с наименьшими потерями нефти и газа.Почти вся добываемая в мире нефть извлекается из нефтяных скважин, проходимыхбурением с земной поверхности или со дна морских водоемов. Лишь весьманезначительная часть нефти добывается через мелкие скважины , закладываемые вподземных горных выработках. Применительно к неглубоким истощенным залежам,эксплуатация которых с помощью скважин малоэффективна, начинает в единичныхслучаях использоваться способ открытой разработки нефтяных месторождений. Поразмерам нефтедобычи Россия находится на одном из первых мест в мире. Крекинг. Крекинг изобрёл русский инженер Шухов в 1891 г. В 1913 г. изобретение Шухованачали применять в Америке. В настоящее время в США 65% всех бензиновполучается на крекинг-заводах.Аппаратура крекинг-заводов в основном та же, что и заводов для перегонкинефти. Это – печи, колонны. Но режим переработки другой. Другое и сырьё.Слово “крекинг” означает расщепление. На крекинг-заводах углеводороды неперегоняются, 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, его удельный вес близок к единице. Это потому, что онсостоит из сложных и крупных молекул углеводородов. Когда мазут подвергаетсякрекингу, 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 онснова подвергается переработке, и из него, так же как из нефти на заводепервичной перегонки, получают бензин, лигроин керосин.При первичной перегонки нефть подвергается только физическим изменениям. Отнеё отгоняются лёгкие фракции, т. е. отбираются части её, кипящие при низкихтемпературах и состоящие из разных по величине углеводородов. Самиуглеводороды остаются при этом неизменёнными. При крекинге нефть подвергаетсяхимическим изменениям. Меняется строение углеводородов. В аппаратах крекинг-заводов происходят сложные химические реакции. Эти реакции усиливаются, когдав аппаратуру 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 ираздробляются на их поверхности. Такой крекинг называется крекингом спылевидным катализатором. Этот вид крекинга теперь широко распространяется.Катализатор потом отделяется от углеводородов. Углеводороды идут своим путёмна ректификацию и в холодильники, а катализатор – в свои резервуары, где егосвойства восстанавливаются. Катализаторы – крупнейшее достижениенефтепереработки.На крекинг-установках всех систем получают бензин, лигроин, керосин, соляр имазут.Главное внимание уделяют бензину. Его стараются получить больше и обязательнолучшего качества. Каталитический крекинг появился именно в результатедолголетней, упорной борьбы нефтяников за повышение качества бензина. Переработка нефти. Основным способом первичной обработки нефти является фракционная перегонкасырой нефти. Это приводит к ее разделению на фракции , кипящие в широкомтемпературном интервале ,а именно:· углеводородный газ (пропан, бутан)· бензиновая фракция (температура кипения до 200 градусов)· керосин (температура кипения 220-275 градусов)· газойль или дизельное топливо (температура кипения 200-400 градусов)· смазочные масла (температура кипения выше 300 градусов)· остаток (мазут)В состав бензиновой фракции обычно входят петролейный эфир (температуракипения 20-60градусов) и так называемый экстракционныйбензин (температура кипения 60-120 градусов). Фракция, кипящая притемпературах от 40- 200 градусов, называется бензином и относится к наиболееценным нефтепродуктам, поскольку служит топливом для двигателей внутреннегосгорания. В бензине преимущественно содержатсяуглеводороды С6--С9 . Керосин, содержащий углеводороды С9--С16 , применяетсяв небольших отопительных установках, а также служит топливом для турбинныхдвигателей; пиролизуется до низших углеводородов. Газойл, или дизельноетопливо, имеет подобное применение, но главным образом, используется, кактопливо для дизельных двигателей. Смазочные масла, содержащие углеводородыС20--С50 , очищаются и применяются в качестве смазочных материалов. Этотакие масла, как: цилиндровое, подшипниковое, низкозастывающее, турбинное,компрессорное, автомобильное, авиационное, изоляционное. Применение этихмасел связано с их названием. Остаток после перегонки мазут, используется,как топливоили подвергается вакуумной перегонке, в результате которой получают следующуювысококипящую углеводородную фракцию. Остатком является асфальт, служащий дляпокрытия мостовых и как изоляционный, влагозащитный материал. Точно такое жеприменение находит природный асфальт, добываемый на о. Тринидад. Основнымиспособами переработки высококипящих фракций нефтепродуктов, полученных приперегонке парафинистой и нафтеновой нефти, являются крекинг и ароматизация.Крекинг заключается в том, что высшие алканы нагреваются до высокихтемператур без доступа кислорода. При этом происходит их расщепление нанизшие алканы и алкены. При обычной перегонки нефти удаётся получить небольше 15-20% бензина. Крекинг позволяет повысить кол-во этого топлива внесколько раз. В технике используется 2 вида крекинга - термический икаталитический. Термический крекинг - нагревание нефтепродуктов под давлениемпри температуре до 400--600 градусов;этот процесс имеет радикальный механизм; так крекинг мазута и гудрона при400--500 градусах дает примерно 15% бензина, керосина, солярового масла,крекинг солярового масла и газойля при 500--600 градусах дает до 50% бензина.При термическом крекинге образуется довольно много непредельных соединений,плохо выдерживающих хранение. Поэтому крекинг - бензины часто подвергаютдополнительной химической обработке - процессам гидрирования. Помимотермического крекинга в промышленности широко используется каталитическийкрекинг, то есть нагревание нефтепродуктов до 300-500 в присутствиикатализатора(AlCl3) и алюминий силикаты). Этот вид крекинга идет по ионному механизму. Прикаталическом крекинге получается гораздо меньшее кол-вонепредельных углеводородов, а среди предельных преобладают углеводороды сразветвленным углеродным скелетом молекул. Такие соединения обычно обладаютболее низкими температурами кипения и являются более ценным топливом длядвигателей внутреннего сгорания. Другим способом переработки нефтепродуктов,полученных при перегонке парафинистой и нафтеновой нефти, служат процессароматизацией. Большое значение как топливо и химическое сырье имеют попутныегазы и газы крекинга нефти. Попутные газы состоят из пропана и бутанов ивыделяются из нефти. Попутные газы и газы крекинга обычно подвергаютперегонке, выделяя из них индивидуальные У.В.Пропан - бутановая фракцияиспользуется в виде сжиженного газа, как топливо и служит ценным хим. сырьем.Кроме того, пропан и бутан подвергают хлорированию, окислению и др. хим.превращениями, что дает разнообразные хим. реактивы и растворители. На это стоит обратить внимание. В начале человек не задумывался, что таит в себе интенсивная добыча нефти игаза. Главным было выкачать их как можно больше. Но вот в начале 40-х гг.прошлого столетия появились первые настораживающие симптомы.В 1939 г. Жители городов Лос-Анджелес и Лонг-Бич почувствовали довольносильные сотрясения земной поверхности – началось проседание грунта подместорождением. В сороковые годы интенсивность этого процесса усилилась. Впериод с1949 до1961 год было зарегистрировано 5 крупных землетрясений.Напуганные этими событиями власти Лонг-Бич прекратили разработку доразрешения возникшей проблемы.К 1954 году было доказано, что наиболее эффективным средством борьбы спроседанием является закачка в пласт воды. Это сулило увеличение нефтедобычи.Первый этап работ по заводнению был начат в 1958 году, когда на южном крылеструктуры стали закачивать в продуктивный пласт без малого 60 тыс. м3 воды в сутки. Через 10 лет интенсивность закачки возросла в два раза и составила122 тыс. м3 /сутки. Проседание практически прекратилось.Месторождение вновь вступило в эксплуатацию, при этом на каждую тонну нефтиприходилось 1600 литров воды. Заключение. Природное полезное ископаемое - нефть - представляет лишь исходный материал,из которого на заводах и фабриках получают разнообразные вещества,необходимые для развития областей природного хозяйства, а также веществ,применяемых в домашнем обиходе. Нефть ценна не только, как источник энергии,но и в большей степени, как сырье для производства пластических масс,синтетических волокон, каучуков и др.Список используемой литературы.1."Химический энциклопедический словарь" 1983г.2. Справочник школьника "Химия"3."Пособие по химии для поступающих в ВУЗы". Москва:1974г.-382с.4. "Органическая химия " Й. Пацак, изд-во "Мир"; Москва;1986-366с

www.yurii.ru