Нефть состав и переработка нефти

Нефть – это маслянистая и горючая жидкость, которая распространена в зоне осадочной оболочки земной коры. Она является одним из самых важных полезных ископаемых для человека. Нефть представляет собой весьма сложную смесь цикланов, аренов и алканов. Также в ней присутствуют кислородные, сернистые и азотистые соединения. В составе нефти обнаружено свыше тысячи специфических органических веществ, которые содержат около девяноста процентов углерода, пятнадцати процентов водорода, пяти процентов серы, одного процента азота и трех процентов кислорода. Также нефть включает и небольшую примесь соединений минерального характера. Зольность нефти очень мала, она не превышает и одной десятой процента. Нефть бывает трех видов:

Сгорает нефть при теплоте около 43,7-46,2 МДж/кг, что является ее огромным преимуществом среди других горючих веществ.

В состав нефти могут входить и легкие фракции, которые кипят при двухстах градусах по Цельсию. Они в основном состоят из метановых углеводородов, то есть алканов. Содержание таких легких фракций в нефтяных продуктах, добытых на разных местонахождениях, может сильно отличаться. Циклоалканы, а также углеводороды ароматического типа, то есть арены, в составе нефти имеют существенное значение.

Наиболее токсичными компонентами, входящих в состав нефти и нефтепродуктов, справедливо считаются ароматические углеводороды (арены). Их называют хроническими токсикантами. К самым активным из них и быстродействующим можно отнести бензол, толуол и ксилол, так как они являются низкокипящими веществами. Большое число разнообразных аренов считается опасными мутагенами и канцерогенами. Самая опасная группа аренов – это группа полиароматических углеводородов.

Химический состав нефти также включает в себя большую долю твердых метановых углеводородов – так называемых парафинов. Их содержание в нем может превышать пятнадцать процентов.

По содержанию парафиновых продуктов нефть делят на несколько групп:

1. Нефть малопарафинового состава. В них не более полутора процента парафинов в составе.

2. Нефть среднепарафинового состава. В этой нефти содержится до шести процентов парафина.

3. Высокопарафиновая нефть. Здесь парафина содержится более 6 процентов.

В нефти содержатся такие вещества, как хризены, фенантрены, бензпирены, пирены, тетрафены. В ней также имеются неуглеводородные компоненты – смолы и асфальтены, играющие важную роль в активности этого полезного ископаемого.

С экологической точки зрения важными компонентами нефти являются соединения серы. По содержанию этих продуктов нефть также подразделяют на три группы:

2. Сернистая нефть. Здесь содержание серы не превышает двух процентов.

3. Высокосернистая нефть. Это все нефтяные продукты, содержащие более двух процентов серы.

Свойства нефти, по которым идет основное определение высоты ее качества, включают в себя:

1. Плотность. В отношении нефти чаще всего имеют в виду ее плотность по отношению к дистиллированной воде. Плотность нефти обычно варьирует от 0,8 до 0,9 г/см3, но встречаются также виды нефти, плотность которых может достигать и 0,98 г/см3.

2. Вязкость. Выделяют условную, кинематическую и динамическую вязкость.

3. Молекулярная масса. Это самый важный показатель качества нефтяных продуктов. Молекулярная масса большей части нефтепродуктов не превышает 300 г/моль.

4. Показатель преломления. Это очень важный показатель для нефтепродуктов, которые являются сложными смесями различных веществ.

5. Фракционный состав. Все вещества, которые даже в малом количестве входят в состав нефти, имеют огромное значение для ее качества.

Http://fb. ru/article/44712/sostav-nefti-i-svoystva-nefti

Обеспечить восприятие и осмысление понятий: крекинг, ректификация, риформинг, ароматизация углеводородов, детонационная стойкость бензина, октановое число.

Показать значение важнейших нефтепродуктов для современного человека и для экономики страны в целом;

Познакомить учащихся с наиболее важными экологическими проблемами, возникающими при добыче, транспортировке и переработке нефти

Познакомить с ролью нефти в развитии событий международной жизни и становлении социальной картины мира

Создать условия для развития у учащихся умения анализировать результаты своей деятельности, делать выводы, сравнения, выделять главное;

Способствовать развитию чувства ответственности и коллективизма через игровые и групповые формы работы;

Предоставить учащимся информацию о существовании профессий, связанных с добычей и переработкой нефти.

Обсудить проблемы охраны окружающей среды и возможные последствия ее загрязнения для природы и общества.

Учитель: Ребята, мы заканчиваем изучать большой раздел «Углеводороды», представители которого имеют огромное практическое значение для всех нас и страны в целом. На сегодняшний день благосостояние каждого из нас напрямую зависит от добычи так называемого «черного золота». Вам было предложено самостоятельно ознакомиться с рядом вопросов по данной теме, и сегодня мы подведем итог вашей самостоятельной работы. Урок наш сегодня будет необычным. В ходе его каждый из вас выступит в качестве специалиста одной из профессий данного производства.

Топливо очень сильно подорожало, цена нефти на мировых рынках поднялась до максимальной отметки за баррель (английская мера объема 158,988 дм 2 ), мы продаем на экспорт достаточное количество нефти, но многие потребители стали жаловаться на снижение качества поставляемого нами сырья;

Во многие области нашего региона также отмечено поступление низкосортного топлива;

Поэтому, я хочу сейчас во всем разобраться, выяснить причины и найти пути выхода из сложившейся ситуации. Сегодня на нашей пресс-конференции присутствуют представители прессы, телевидения, радио. Товарищи корреспонденты, прошу приготовить ваши ручки, тетради, в которых вы по ходу выступления наших специалистов сделаете записи, чтобы потом осветить их в печати.

Нахождение в природе, примерные запасы и срок их использования (выступление геологов);

Встряхнуть бутылочку с нефтью, открыть, понюхать, большим и указательным пальцем растереть, обратить внимание на цвет. Какой? (беседа с учащимися) (вытереть руки салфеткой и промыть)

Поместить несколько капель нефти в тигель и поджечь, горит коптящим пламенем Почему? (беседа с учащимися)

Итак, сырая нефть – маслянистая жидкость, легче воды и не растворяющаяся в ней, от светло-коричневого до черного цвета. У нее различен не только цвет, но и запах, а также вязкость. По составу нефть – сложная смесь, главной частью которой являются парафиновые, циклопарафиновые и ароматические углеводороды. Нефть очень ценное горючее, обладающее высокой теплотворной способностью. Из 1 кг нефти выделяется при ее сгорании 46000 кДж.

Газолиновая (бензин, газолин) С5Н12 – С11Н24 ,температура кипения 40–200 град.;

Дизельное топливо С13Н28 – С19Н40, температура кипения 200–250 град.;

Мазут (остаток перегонки нефти) – содержит углеводороды с числом атомов углерода от 18 до 50.

Твердый остаток перегонки мазута – Гудрон и продукты его переработки – Битум и асфальт.

Газета «Известия»: Какие методы вы используете для повышения выхода бензина из нефти?

Оценить с экономической точки зрения замену Ув сырья как топлива другими веществами. Каковы основные трудности в решении данного вопроса?

Каковы перспективы нефтехимии, учитывая, что запасы нефти не безграничны?

В последние годы значительно выросли цены на продукцию нефтехимии. Связано это с экономическими задачами или является чьим-то волевым решением?

Основные валютные поступления в нашей стране – за счет продажи нефти и газа. Предложите другие пути увеличения валютных поступлений?

Дайте оценку технологическому уровню нефтехимии в России. Предложите пути улучшения ситуации на УВ рынке.

Возможно ли мирное сосуществование нефтехимии и окружающей среды? Какие для этого нужны условия?

Пути решения проблемы замены пищевого сырья для технических целей непищевым.

Http://moyamatem. ru/nefte-ee-sostav-pererabotka-i-primenenie/index. html

Нефть – маслянистая жидкость темно-бурого или почти черного цвета с характерным запахом. Она легче воды (густ. 0,73-0,97 г/см3), в воде практически не растворима. По составу нефть – сложная смесь углеводородов различной молекулярной массы. Главным образом жидких (в них растворены твердые и газообразные углеводороды). Обычно это углеводороды парафиновые, циклоалканы, ароматические, соотношение которых в нефти разных месторождений колеблется в широких пределах. Бакинская и эмбинская нефти содержат больше циклоалканов (с пяти – и шестичленными кольцами), грозненская и западно-украинская – парафиновых, уральская-ароматических. Кроме углеводородов нефть содержит кислородные, сернистые и азотистые органические соединения. Сырую нефть обычно не используют. Чтобы добыть технически ценные продукты нефти, ее подвергают переработке. Первичная переработка нефти заключается в ее перегонке. Перегонку проводят на нефтеперерабатывающих заводах после отделения газов. При перегонке нефти получают светлые нефтепродукты: бензин (т. кип. от’ 40 до 150-200 °С), лигроин (т. кип. 120-240 °С), керосин (т. кип. 150-300 °С), газойль – солярное масло (т. кип. выше 300 °С), а в остатке – вязкую черную жидкость – мазут. Мазут подвергают дальнейшей переработке. Его перегоняют под пониженным давлением (чтобы предотвратить разложение) и выделяют масла: веретенное, машинное, цилиндрический и т. д. С мазута некоторых сортов нефти добывают вазелин и парафин. Остаток мазута после отгонки называется нефтяным пеком, или гудроном.

Солярное масло используется как моторное топливо, а масла – для смазывания механизмов.

Вазелин используют в медицине. Он состоит из смеси жидких и твердых углеводородов.

Парафин применяется для получения высших карбоновых кислот, пропитки древесины в производстве спичек и карандашей, для изготовления свечей, гуталина и т. д. Он состоит из смеси твердых углеводородов.

Гудрон – нелетучая темная масса; после частичного окисления применяется для изготовления асфальта.

Мазут кроме переработки на смазочные масла и бензин используют как жидкое котельное топливо.

При вторичных методах переработки нефти происходят изменения в структуре углеводородов, входящих в ее состав. Среди этих методов большое значение имеет крекинг (расщепление) углеводородов нефти, который осуществляют для повышения выхода бензина.

Термический крекинг проводят при нагревании исходного сырья (мазута и др.) до температуры 450 – 550°С при давлении 2-7МПа. При этом молекулы углеводородов с большим числом атомов углерода расщепляются на

Каталитический крекинг проводят при наличии катализаторов (преимущественно алюмосиликатов) при 450 °С га атмосферном давлении. Этим способом добывают авиационный бензин с выходом до 80 %. Такому виду крекинга подвергаются преимущественно керосиновая и газойлевая фракции нефти. Пол время каталитического крекинга вместе с реакциями расщепления происходят реакции изомеризации. В результате последних образуются насыщенные углеводороды с разветвленным углеродным скелетом молекул, что улучшает качество бензина.

Важным каталитическим процессом есть Ароматизация углеводородов, то есть превращение парафинов и циклопарафинов на ароматические углеводороды. В результате нагрев тяжелых фракций нефтепродуктов при наличии катализатора!

(платины или молибдена) углеводороды, содержащие 6-8 атомов углерода в молекуле, превращаются в ароматические углеводороды. Эти процессы происходят вовремя риформинга (облагородь жевания бензинов).

При крекинг-процессах образуется большое количество газов (газы крекинга), которые содержат в основном насыщенные и ненасыщенные углеводороды. Эти газы используют как сырье для химической промышленности.

В последнее время (наряду с увеличением выработки топлива и масел) углеводороды нефти широко используются как источник химического сырья. Различными способами из них получают вещества, необходимые для производства пластмасс, синтетического текстильного волокна, синтетического каучука, спиртов, кислот, синтетических моющих средств, взрывчатых веществ, ядохимикатов, синтетических жиров и т. д.. Основную часть бензина получают прямой перегонкой и каталитическим крекингом. Свойства автомобильных бензинов характеризуются теплотой сгорания, детонационной стойкостью, фракционным составом, химической стабильностью, содержанием серы и других вредных примесей. Способность топлива противостоять детонационному сгоранию называется детонационной устойчивостью и характеризуется октановым числом. Чем выше октановое число, тем больше может быть сжатая в цилиндре горючая смесь. Как эталонное топливо принята смесь двух углеводородов: изооктана (С8Н12), обладает высокими антидетонационными свойствами, и нормального гептана (С7НІ6), что легко детонирует. Октановым числом называется условная единица, численно равная проценту (по объему) озооктана в смеси, состоящей из изооктана и нормального гептана и равноценна по своим антидетонационными свойствами данном топливу. Октановое число изооктана принимается за 100, а нормального гептана-за 0. Так, если бензин детонирует при работе смеси, состоящей из 76% изооктана и 24 % нормального гептана, то октановое число такого бензина равно 76.

Бензин – (рус. бензин; англ. petrol;) – естественная или искусственно полученная смесь

Углеводородов различного строения, температура кипения которых от 40 °C до 205 °C. Бензин – горючая, подвижная, в основном бесцветная жидкость с характерным запахом; удельный вес 0,700-0,780; легко испаряется, образует с воздухом в определенных концентрациях взрывоопасные смеси, температура вспышки преимущественно ниже 0°. Большинство бензинов замерзает ниже -60 °C. Около 90 % добывают из нефти.

Уголь – это соединение от бурого до черного цвета, плотность 0,92-1,7 г/см3, тускло-блестящая, матовая вещество, характеризуется различными оттенками цвета и блеска, разной структурой.

В состав угля входят органические вещества, минеральные примеси и влага. Содержание органических веществ составляет 50-97 % от общей массы сухого угля. Химический состав органической части угля включает C, H, O, S, N и др. химические элементы периодической системы Д. И. Менделеева. Массовая доля углерода составляет 60-98 % всей массы угольной веществ. В незначительных количествах содержатся сульфиды цветных металлов, фосфаты, сульфаты, соли щелочных металлов. Относительное содержание минеральных примесей в сухом веществе угля колеблется в широких пределах (зольность 50-60 %). Влажность – один из основных параметров классификации бурого угля.

Уголь образуется в условиях, когда гниющий растительный материал накапливается быстрее, чем происходит его бактериальное разложение. Идеальные условия для этого есть в болотах, где стоячая вода обеднена кислородом, препятствует жизнедеятельности бактерий и тем самым предохраняет растительную массу от полного разрушения. На определенной стадии процесса, кислоты, которые выделяются в его ходе, предотвращают дальнейшей деятельности бактерий. Так возникает торф – исходный продукт для образования угля. Если затем происходит его захоронение под другими наносами, то торф под действием сжатия теряя воду и газы, преобразуется в уголь.

Антрацит – это ископаемый уголь, характеризуется большой плотностью и блеском. Содержание углерода в антраците составляет примерно 95 %. Применяется как твердое высококалорийное топливо. Имеет наибольшую теплоту сгорания, но плохо загорается. Образуется из каменного угля при повышении давления и температуры на глубинах порядка 6 километров.

Каменный уголь – осадочная порода, является продуктом глубокого разложения остатков растений (древесно-кустарниковых папоротников, хвощей). Большинство залежей каменного угля было образовано в палеозое, главным образом в каменноугольный период, примерно 300-350 миллионов лет назад. Каменный уголь – смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода (75 % до 95 %), влаги (12 %) и летучих веществ с небольшим количеством минеральных примесей (32 %). Образуется из бурого угля на глубинах порядка 3 километров.

Бурый уголь – твердое ископаемое уголь, образовавшийся из торфа, содержит 65-70 % углерода бурого цвета, низкую теплоту сгорания (т. е. много воды 43 %), количество летучих веществ (до 50 %).

Используется как местное топливо, а также как химическое сырье. Образуется из отмерших органических остатков под давлением нагрузки и действием повышенной температуры на глубинах порядка 1 км.

Http://studopedia. ru/6_12468_neft-sostav-svoystva-nefti-produkti-peregonki-nefti-ih-primenenie-detonatsionnaya-stoykost-benzina. html

ГОсударственное общеобразовательное учреждение

В древности нефть использовали и военных целях. Летописи рассказывают, что древние греки привязывали сосуд с таинственной смесью к метательному копью, запускавшемуся гигантской пращей. Когда снаряд достигал цели, происходил взрыв и поднималось облако дыма. Пламя сразу же распространялось во всех направлениях. Вода не могла погасить огонь. Состав "греческого огня" хранился в строгой тайне, и лишь арабским алхимикам XII века удалось его разгадать. Всю основу этого таинственного рецепта составляла нефть с добавлением серы и селитры.

Нефть и газ — источники многих жизненно важных продуктов. Это синтетический каучук и пластмасса, строительные материалы и искусственные ткани, красители и моющие средства, инсектициды и гербициды, взрывчатые вещества и медицинские препараты, душистые соединения для парфюмерии и удобрения, стимуляторы роста и искусственный пищевой белок, различные масла, бензин, керосин, мазут, без которых невозможна эксплуатация машин, автомобилей, самолетов, ракет.

В Составе нефти выделяют углеводородную, асфальтосмолистую и зольную составные части. Также В составе нефти также выделяют порфирины и серу. Углеводороды, содержащиеся в нефти, подразделяют на три основные группы: метановые, нафтеновые и ароматические. Метановые (парафиновые) углеводороды химически наиболее устойчивы, а ароматические – наименее устойчивы (в них минимальное содержание водорода). При этом ароматические углеводороды являются наиболее токсичными Компонентами нефти. Асфальтосмолистая составная нефти частично растворима в бензине: растворяемая часть – это асфальтены, нерастворяемая – смолы. Интересно, что в смолах содержание кислорода достигает 93% от его общего количества В составе нефти. Порфирины – это азотистые соединения органического происхождения, они разрушаются при температуре 200-250°С. Сера присутствует В составе нефти либо в свободном состоянии, либо в виде соединений сероводородов и меркаптанов. Сера является наиболее широко распространённой коррозийной примесью, которую нужно удалять на нефтеперебатывающем заводе. Поэтому цена на нефть с высоким содержанием нефти оказывается на много ниже, чем на низкосернистую нефть.

Зольная часть состава нефти – это остаток, получаемый при ее сжигании, состоящий из различных минеральных соединений.

Сырой нефтью называют нефть, получаемую непосредственно из скважин. При выходе из нефтяного пласта нефть содержит частицы горных пород, воду, а также растворенные в ней соли и газы. Эти примеси вызывают коррозию оборудования и серьезные затруднения при транспортировке и переработке нефтяного сырья. Таким образом, для экспорТа или доставки в отдаленные от мест добычи нефтеперерабатывающие заводы необходима Промышленная обработка сырой нефти: из нее удаляется вода, механические примеси, соли и твердые углеводороды, выделяется газ. Газ и наиболее легкие углеводороды необходимо выделять из Состава сырой нефти, т.к. они являются ценными продуктами, и могут быть утеряны при ее хранении. Кроме того, наличие легких газов при Транспортировке сырой нефти по трубопроводу может привести к образованию газовых мешков на возвышенных участках трассы. Очищенную от примесей, воды и газов Сырую нефть поставляют на нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ), где в процессе переработки из нее получают различные виды нефтепродуктов. Качество, как Сырой нефти, так и нефтепродуктов, получаемых из нее, определяется ее составом: именно он определяет направление переработки нефти и влияет на конечные продукты.

Плотность нефти, зависит от содержания тяжелых углеводородов, таких как парафины и смолы.

Добыча нефти ведется человечеством с древних времен. Сначала применялись примитивные способы: сбор нефти с поверхности водоемов, обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, при помощи колодцев. Первый способ применялся еще в Мидии и Сирии, второй – в 15 веке в Италии. Но началом развития нефтяной промышленности принято считать время появления механического бурения скважин на нефть в 1859 году в США, и сейчас практически вся добываемая в мире нефть извлекается посредством буровых скважин.

За сотню с лишним лет развития истощились одни месторождения, были открыты другие, повысилась эффективность добычи нефти, увеличилась нефтеотдача, т. е. полнота извлечения нефти из пласта. Но изменилась структура добычи топлива.

Главная машина для добычи нефти и газа — буровой станок. Первые буровые станки, появившиеся сотни лет назад, по существу, копировали рабочего с ломом. Только лом у этих первых станков был потяжелее и по форме напоминал скорее долото. Он так и назывался — буровое долото. Его подвешивали на канате, который то поднимали с помощью ворота, то опускали. Такие машины называются ударно-канатными. Их можно встретить кое-где и сейчас, но это уже вчерашний день техники: очень уж медленно пробивают они отверстие в камне, очень много расходуют энергии зря.

Гораздо быстрее и выгоднее другой способ бурения — роторный, при котором скважина высверливается. К ажурной металлической четырехногой вышке высотой с десятиэтажный дом подвешена толстая стальная труба. Ее вращает специальное устройство — ротор. На нижнем конце трубы — бур. По мере того как скважина становится глубже, трубу удлиняют. Чтобы разрушенная порода не забила скважину, в нее насосом через трубу нагнетают глинистый раствор. Раствор промывает скважину, уносит из нее вверх по щели между трубой и стенами скважины разрушенную глину, песчаник, известняк. Одновременно плотная жидкость поддерживает стенки скважины, не давая им обрушиться.

Но и у роторного бурения есть свой недостаток. Чем глубже скважина, тем тяжелее работать двигателю ротора, тем медленнее идет бурение. Ведь одно дело вращать трубу длиной 5–10 м, когда бурение скважины только начинается, и совсем другое — крутить колонну труб длиной 500 м.

В 1922 г. советские инженеры М. А. Капелюшников, С. М. Волох и Н. А. Корнев впервые в мире построили машину для бурения скважин, в которой не нужно было вращать буровые трубы. Изобретатели поместили двигатель не наверху, а внизу, в самой скважине — рядом с буровым инструментом. Теперь всю мощность двигатель расходовал только на вращение самого бура.

У этого станка и двигатель был необыкновенный. Советские инженеры заставили ту самую воду, которая раньше только вымывала из скважины разрушенную породу, вращать бур. Теперь, прежде чем достигнуть дна скважины, глинистый раствор вращал маленькую турбину, прикрепленную к самому буровому инструменту.

Новый станок назвали турбобуром, со временем его усовершенствовали, и теперь в скважину опускают несколько турбин, насаженных на один вал. Понятно, что мощность такой "многотурбинной" машины во много раз больше и бурение идет во много раз быстрее.

Другая замечательная буровая машина — электробур, изобретенный инженерами А. П. Островским и Н. В. Александровым. Первые нефтяные скважины пробурили электробуром в 1940 г. У этой машины колонна труб тоже не вращается, работает только сам буровой инструмент. Но вращает его не водяная турбина, а электрический двигатель, помещенный в стальную рубашку — кожух, заполненный маслом. Масло все время находится под высоким давлением, поэтому окружающая вода не может проникнуть в двигатель. Чтобы мощный двигатель мог поместиться в узкой нефтяной скважине, пришлось делать его очень высоким, и двигатель получился похожим на столб: диаметр у него, как у блюдца, а высота–6-7 м.

Бурение — основная работа при добыче нефти и газа. В отличие, скажем, от угля или железной руды нефть и газ не нужно отделять от окружающего массива машинами или взрывчаткой, не нужно поднимать на поверхность земли конвейером или в вагонетках. Как только скважина достигла нефтеносного пласта, нефть, сжатая в недрах давлением газов и подземных вод, сама с силой устремляется вверх.

По мере того как нефть изливается на поверхность, давление уменьшается, и оставшаяся в недрах нефть перестает течь вверх. Тогда через специально пробуренные вокруг нефтяного месторождения скважины начинают нагнетать воду. Вода давит на нефть и выдавливает ее на поверхность по вновь ожившей скважине. А затем наступает время, когда только вода уже не может помочь. Тогда в нефтяную скважину опускают насос и начинают выкачивать из нее нефть.

Под разработкой месторождения нефти понимается осуществление процесса перемещения жидкостей и газа в пластах к эксплуатационным скважинам. Управление процессом движения жидкостей и газа достигается размещением на месторождении нефтяных, нагнетательных и контрольных скважин, количеством и порядком ввода их в эксплуатацию, режимом работы скважин и балансом пластовой энергии. Принятая для конкретной залежи система разработки месторождения нефти предопределяет технико-экономические показатели. Перед забуриванием залежи проводят проектирование системы разработки. На основании данных разведки и пробной эксплуатации устанавливают условия, при которых будет протекать эксплуатация: ее геологическое строение, коллекторские свойства пород (пористость, проницаемость, степень неоднородности), физические свойства жидкостей в пласте (вязкость, плотность), насыщенность пород нефти водой и газом, пластовые давления. Базируясь на этих данных, производят экономическую оценку системы, и выбирают оптимальную.

При глубоком залегании пластов для повышения нефтеотдачи в ряде случаев успешно применяется нагнетание в пласт газа с высоким давлением.

Извлечение нефти из скважин производится либо за счет естественного фонтанирования под действием пластовой энергии, либо путем использования одного из нескольких механизированных способов подъема жидкости. Обычно в начальной стадии разработки действует фонтанная добыча, а по мере ослабления фонтанирования скважину переводят на механизированный способ: газлифтный или эрлифтный, глубинонасосный (с помощью штанговых, гидропоршневых и винтовых насосов).

Газлифтный способ вносит существенные дополнения в обычную технологическую схему промысла, так как при нем необходима газлифтная компрессорная станция с газораспределителем и газосборными трубопроводами.

Нефтяным промыслом называется технологический комплекс, состоящий из скважин, трубопроводов, и установок различного назначения, с помощью которых на месторождении осуществляют извлечение нефти из недр Земли.

В процессе добычи нефти важное место занимает внутрипромысловый транспорт продукции скважин, осуществляемый по трубопроводам. Применяются 2 системы внутрипромыслового транспорта: напорные и самотечные. При напорных системах достаточно собственного давления на устье скважин. При самотечных движение происходит за счет превышения отметки устья скважины над пометкой группового сборного пункта.

При разработке нефтяных месторождений, приуроченных к континентальным шельфам, создаются морские нефтепромыслы.

Очистка Нефти – это удаление из нефтепродуктов нежелательных компонентов, отрицательно влияющих на эксплуатационные свойства топлив и масел.

Химическая очистка Нефти производится путем воздействия различных реагентов на удаляемые компоненты очищаемых продуктов. Наиболее простым способом является очистка 92-92% серной кислотой и олеумом, применяемая для удаления непредельных и ароматических углеводородов. Физико-химическая очистка производится с помощью растворителей, избирательно удаляющих нежелательные компоненты из очищаемого продукта. Неполярные растворители (пропан и бутан) используются для удаления из остатков переработки нефти (гудронов), ароматических углеводородов (процесс деасфальтации). Полярные растворители (фенол и др.) применяются для удаления полициклических ароматических углеродов с короткими боковыми цепями, сернистых и азотистых соединений из масляных дистиллятов.

При адсорбционной очистке Нефти нефтепродуктов удаляются непредельные углеводороды, смолы, кислоты и др. адсорбционную очистку осуществляют при контактировании нагретого воздуха с адсорбентами или фильтрацией продукта через зерна адсорбента.

Каталитическая очистка Нефти – гидрогенизация в мягких условиях, применяемая для удаления сернистых и азотистых соединений.

Из нефти выделяют разнообразные продукты, имеющие большое практическое значение. В начале от нее отделяют растворенные углеводороды (преимущественно метан). После отгонки летучих углеводородов нефть нагревают. Первыми переходят в газообразное состояние и отгоняются углеводороды с небольшим числом атомов углерода в молекуле, имеющие относительно низкую температуру кипения. С повышением температуры смеси перегоняются углеводороды с более высокой температурой кипения. Таким образом, можно собрать отдельные смеси (фракции) нефти. Чаще всего при такой перегонке получают три основные фракции, которые затем подвергаются дальнейшему разделению.

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. Эти продукты включают горючие газы, бензин, растворители, керосин, газойль, бытовое топливо, широкий состав смазочных масел, мазут, дорожный битум и асфальт; сюда относятся также парафин, вазелин, медицинские и различные инсектицидные масла. Масла из нефти используются как мази и кремы, а также в производстве взрывчатых веществ, медикаментов, чистящих средств, 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 парфюмерной 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.

Нефть – ценнейшее природное ископаемое, открывшее перед человеком удивительные возможности "химического перевоплощения". Всего производных нефти насчитывается уже около 3 тысяч. Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом хозяйстве. Ее доля в общем потреблении энергоресурсов непрерывно растет. Нефть составляет основу топливно-энергетических балансов всех экономически развитых стран. В настоящее время из нефти получают тысячи продуктов.

Нефть останется 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 месторождений. Но ресурсы нефти 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 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.

Http://works. doklad. ru/view/B3w4upBC0FM. html

Методическая разработка предназначена для учащихся 10 класса в ходе изучения органической химии

«Методическая разработка урока:”Нефть. Состав и переработка нефти. Нефтепродукты”»

Познакомить учащихся с нефтью как естественноисторическим телом, гипотезами происхождения нефти, составом и свойствами.

Углубить и расширить представления школьников о природных источниках нефтехимического сырья, доказать, что нефть – ценный источник углеводородов.

Формировать умения самостоятельно работать с новыми источниками информации: анализировать, систематизировать, классифицировать, отбирать требуемую информацию.

Развивать творческие и аналитические способности учащихся, умение аргументировать собственное мнение.

Воспитывать чувство “локтя”, ответственности, взаимопомощи и взаимоподдержки.

Оборудование: банка с нефтью, стакан с водой, 4 пробирки с нефтью, коллекции «Нефть и нефтепродукты», презентация, мультимедийное оборудование.

Здравствуйте ребята! Сегодня перед нами стоит задача познакомиться с нефтью, её составом, свойствами и способами переработки. В ходе нашего урока хотелось бы также получить ответы на такие важные в наше время вопросы, как:

Почему запасы углеводородного сырья определяют экономический потенциал и мощь страны, а по уровню их переработки можно судить об уровне цивилизации общества?

Почему в нашей обыденной жизни мы тоже зависим от этой невзрачной на вид жидкости (демонстрирую нефть)?

Одним словом, почему нефть так важна для человека, и среди полезных ископаемых нефть называют «королевой энергетики», именуют её «чёрным золотом»?

Нефть известна человечеству с давних времен. Как показали археологические раскопки, на берегу Евфрата она добывалась 6-7 тыс. лет до н. э. Нефть использовалась для освещения жилищ, добавлялась в состав для бальзамирования трупов.

В Китае бурение было известно ещё в XVIII в. до нашей эры. Для ее добычи строились нефтяные колодцы. Китайцы употребляли нефть для освещения, как лекарство и в военных целях. Китайские воины из “огненных повозок” бросали горшки с горящей нефтью в ряды врагов.

В VII веке н. э. Византийцы создали так называемый “греческий огонь”. В одном из многочисленных рецептов, которые греки хранили в глубочайшей тайне, написано "Возьми чистую серу, нефть, винный камень, смолу, поваренную соль, деревянное масло; хорошенько провари все вместе, пропитай этим составом паклю и подожги. Такой огонь можно погасить только песком или винным уксусом". В средние века она использовалась главным образом для освещения улиц. В ХV веке в Париже появились первые асфальтированные улицы. Главное, нефть стали использовать для керосиновых ламп, для заделывания щелей и смоления судов

Несмотря на то, что, начиная с 18 века, предпринимались отдельные попытки очищать нефть, она использовалась почти до 2-ой половины 19 века в натуральном виде. В этот период в связи с ростом промышленности и появлением паровых машин стал возрастать спрос на нефть как источник смазочных веществ. Это привело к бурному развитию добычи нефти и способов ее переработки.

Первые нефтяные компании перевозили нефть в винных бочках, баррелях, вместимостью 48 галлонов или 180 литров. Потом стали наливать по 42 галлона, или 159 литров. В коммерции баррель (42 галлона) до сих пор служит для измерения количества нефти.

Происхождение нефти является одной из тайн природы. Спор об этом относится к числу “великих геологических споров”, еще не завершенных.

Существует 2 теории происхождения нефти: неорганическая теория и органическая теория.

Предложение о неорганическом происхождении нефти выдвинул в 1876 г. Д. И. Менделеев. Он считал, что вода, попадающая в недра Земли по трещинам-разломам в земной коре, под действием высоких температур и давлений реагирует с карбидом железа, образуя углеводороды, которые поднимаются по трещинам породы, скапливаясь в пустотах – ловушках.

Основы биогенной теории происхождения нефти в нашей стране заложили академики В. И. Вернадский и И. М. Губкин. Согласно этой теории нефть образовалась из остатков наземной растительности, которые сносились реками в водоёмы, и морского зоо – и фитопланктона. Один из существенных доводов в пользу этой точки зрения наличие в составе нефти спор и пыльцы растений, а также азотсодержащих органических соединений, вероятно, ведущих своё происхождение из хлорофилла растений и гемоглобина животных.

Вопрос о происхождении нефти имеет не только теоретическое значение. Он прямо связан с проблемой исчерпаемости ресурсов природных источников углеводородов. Согласно биогенной теории запасы нефти образовались в ранние геологические эпохи, и сейчас, сжигая углеводородное топливо, человечество необратимо тратит ту энергию, которую запасли доисторическое живые организмы. Если же нефть постоянно образуется в глубинах Земли, то бурение глубоких скважин позволит найти практически неисчерпаемые запасы. Окончательное решение этого вопроса учёным ещё предстоит найти, хотя на сегодняшний день все-таки наиболее доказанной считается теория биогенного происхождения нефти.

Нефтегазоносных бассейнов разведано больше 600, разрабатывается 450, а общее число нефтяных месторождений достигает 50 тысяч

Различают легкую и тяжелую нефть. Легкую нефть извлекают из недр насосами или фонтанным способом. Из такой нефти делают в основном бензин и керосин. Тяжелые сорта нефти иногда добывают даже шахтным способом (в Республике Коми), и готовят из нее битум, мазут, различные масла.

Нефть наиболее универсальное топливо, высококалорийное. Её добыча отличается относительной простотой и дешевизной, ведь при добыче нефти нет необходимости опускать под землю людей. Транспортировка нефти по трубопроводам не представляет большой проблемы. Главный недостаток этого вида топлива – невысокая ресурсообеспеченность (около 50 лет). Общегеологические запасы равны 500 млрд. тонн, в том числе разведанные 150 млрд. тонн.

Основные запасы нефти находятся в северном полушарии. Всего 75 стран мира добывают нефть, но 90% её добычи приходится на долю всего 10 стран.

В то же время больше 4/5 потребления нефти приходится на долю экономически развитых стран, которые являются главными страны-импортеры:

А теперь познакомимся с этим веществом поближе. Группы учащихся получают информацию для ознакомления и делают сообщения.

Нефть – это “сгусток энергии”. С помощью лишь 1мл. её можно нагреть на один градус целое ведро воды, а для того чтобы вскипятить ведёрный самовар, нужно менее половины стакана нефти. По концентрации энергии в единице объёма нефть занимает первое место среди природных веществ. Даже радиоактивные руды не могут конкурировать с ней в этом отношении, так как содержание в них радиоактивных веществ настолько малы, что для извлечения 1мг. ядерного топлива надо переработать тонны горных пород.

Нефть – это не только основа топливно-энергетического комплекса любого государства.

Здесь к месту знаменитые слова Д. И. Менделеева “сжигать нефть – это то же, что топить печь ассигнациями”. В каждой капле нефти содержится более 900 различных химических соединений, более половины химических элементов Периодической системы. Это действительно чудо природы, основа нефтехимической промышленности. Примерно 90% всей добываемой нефти используется в качестве топлива. Несмотря на “свои 10%”, нефтехимический синтез обеспечивает получение многих тысяч органических соединений, которые удовлетворяют насущные потребности современного общества. Недаром люди уважительно называют нефть “чёрным золотом”, “кровью Земли”.

Нефть – горючая маслянистая жидкость обычно темного цвета, иногда почти чёрного, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет, и даже бесцветная, с резким своеобразным запахом, немного легче воды (плотность 0,73-0,97 г/см3), в воде нерастворима.

Нефть – жидкость очень сложного состава, включающая в себя около 1000 различных веществ, большая часть которых – углеводороды (90%)и органические соединения, содержащие кислород, серу, азот и другие элементы. Остальные компоненты нефти включают воду, соли и механические примеси (глину, песок и т. д.) Обычно нефть содержит три вида углеводородов – парафины, циклопарафины (нафтены) и ароматические.

В 1840 г. губернатор г. Баку направил в санкт-петербургскую Академию наук несколько бочек с нефтью для изучения её промышленного использования и получил через некоторое время ответ: «Это вонючее вещество пригодно только для смазки колёс у телеги». Ответ характеризовал сотрудников академии с не лучшей стороны – в эти годы уже появились первые перегонные заводы в России (на Кавказе) и в Америке.

Переработку нефти на Кавказе впервые начали братья Дубинины, крепостные из Владимирской губернии. Аппарат Дубининых был очень прост. В качестве топлива для перегонки нефти использовались дрова. Основной целью перегонки было получение керосина. Из 30 вёдер нефти получали 16 вёдер керосина. Керосин широко применяли как топливо для керосиновых ламп, керогазов. Интересно, что остальную часть нефти обычно уничтожали сжиганием, она долгое время не находила применения. Однако с изобретением двигателя внутреннего сгорания именно эта фракция – бензин – оказалась едва ли не самым главным, самым ценным продуктом нефтепереработки.

Современная нефтепереработка – это сложный комплекс производственных процессов, направленный на получение нефтепродуктов, а также сырья для нефтехимии и органического синтеза.

Так как нефть – сложная смесь природных углеводородов различной молекулярной массы, то первичная переработка – это перегонка нефти, которая позволяет разделить нефть на отдельные фракции в соответствии с температурой кипения углеводородов.

Перегонка основана на разнице температур кипения углеводородов, входящих в состав нефти, т. е. перегонка – физический процесс, с углеводородами не происходят химические превращения.

В промышленности перегонку нефти осуществляют в установке, которая состоит из трубчатой печи и ректификационной (разделительной) колонны. В печи находится змеевик (трубопровод). По трубопроводу непрерывно подается нефть, где она нагревается до 350°С и в виде паров поступает в ректификационную колонну (стальной цилиндрический аппарат высотой 50 – 60 м). Внутри она имеет горизонтальные перегородки с отверстиями, так называемые тарелки. Пары нефти подаются в колонну и через отверстия поднимаются вверх, при этом они постепенно охлаждаются и сжижаются. Менее летучие углеводороды конденсируются уже на первых тарелках, образуя газойлевую фракцию. Более летучие углеводороды собираются выше и образуют керосиновую фракцию, ещё выше собирается лигроиновая фракция. Наиболее летучие углеводороды выходят в виде паров из колонны и сжижаются, образуя бензин. Часть бензина подается обратно в колонну для орошения поднимающихся паров. Это способствует охлаждению и конденсации соответствующих углеводородов. Жидкая часть нефти, поступающей в колонну, стекает по тарелкам вниз, образуя мазут, представляющий собой ценную смесь большого количества тяжёлых углеводородов. Такая перегонка называется фракционной. Состав фракций и интервалы их температур кипения на разных заводах могут сильно различаться в зависимости от исходного состава нефти. И, кроме того, на современном производстве перегонка происходит не в одной, а последовательно в нескольких ректификационных колоннах. Это обусловлено экономическими соображениями (меньше затраты энергии) и необходимостью получить более чистые продукты.

Главный недостаток такой перегонки ― малый выход бензина (не более 20 %).

Ознакомление с основными продуктами нефтепереработки (конспектирование)

Для получения высококачественных нефтепродуктов фракции нефти подвергают вторичной переработке, так как при прямой перегонке получается только 15-20 % бензина, остальное – высококипящие продукты. Их высокая температура кипения обусловлена тем, что молекулы таких углеводородов представляют собой слишком длинные цепи. Процесс расщепления углеводородов нефти на более летучие вещества называется крекингом (англ. to crack – колоть, расщеплять). Крекинг даёт возможность значительно повысить выход бензина из нефти. Впервые крекинг-процесс в России предложил в конце 19 века инженер Владимир Григорьевич Шухов.

Сущность крекинга заключается в том, что при нагревании происходит расщепление крупных молекул углеводородов на более мелкие, в том числе на молекулы, входящие в состав бензина. Обычно расщепление происходит примерно в центре углеродной цепи по С—С-связи, например:

Получившиеся вещества частично могут разлагаться далее, например:

Такой процесс, осуществляемый при температуре около 470°С -550°С и небольшом давлении, называется Термическим крекингом. Этому процессу обычно подвергаются высококипящие нефтяные фракции, например мазут.

Бензин, получаемый термическим крекингом, невысокого качества, не стоек при хранении, он легко окисляется, что обусловлено наличием в нём непредельных углеводородов.

Этот процесс был впервые осуществлён в 1918 году Н. Д. Зелинским. Его проводят в присутствии катализатора (алюмосиликатов: смеси оксида алюминия и оксида кремния) при температуре 450 — 500°С и атмосферном давлении. Обычно каталитическому крекингу подвергают дизельную фракцию. При каталитическом крекинге, который осуществляется с большой скоростью, получается бензин более высокого качества, чем при термическом крекинге. Это связано с тем, что наряду с реакциями расщепления происходят реакции изомеризации алканов нормального строения.

Кроме того, образуется небольшой процент ароматических углеводородов, улучшающих качество бензина.

Бензин каталитического крекинга более устойчив при хранении, так как в его состав входит значительно меньше непредельных углеводородов по сравнению с бензином термического крекинга.

Таким образом, высокое качество бензина, получаемого каталитическим крекингом, обеспечивается наличием в его составе разветвленного строения углеводородов и ароматических углеводородов.

Бензин – основное топливо для двигателей внутреннего сгорания. От его качества зависит работа двигателя, его долговечность, скорость передвижения. Давайте посмотрим, как работает автомобильный двигатель.

Смесь паров бензина с воздухом засасывается в цилиндр и сжимается поршнем.

Сжатая смесь поджигается электрической искрой от запальной «свечи». Углеводороды, входящие в состав смеси, сгорают с образованием оксида углерода (IV) и воды, а также оксида углерода (II). Образующиеся газы двигают поршень, совершая работу. Чем сильнее сжимается смесь паров бензина и воздуха, тем больше мощность двигателя. Однако смеси некоторых углеводородов, входящих в состав бензина, сгорают со взрывом еще до достижения максимального сжатия. И происходит это не от электрической искры, а от высокой температуры в цилиндре. При этом взрывная волна стихийно распределяется в сжатом пространстве цилиндра. Она с огромной скоростью ударяет о поршень, о чем свидетельствует характерный стук в двигателе. Такое взрывное сгорание, называемое детонацией, приводит к преждевременному износу двигателя.

Было установлено, что детонацию в основном вызывают углеводороды нормального (неразветвленного) строения. В то же время углеводороды с разветвленной углеродной цепью, а также непредельные и особенно ароматические углеводороды допускают значительное сжатие паров бензина с воздухом.

Для характеристики качества бензина разработана октановая шкала. Каждый вид автомобильного топлива характеризуется октановым числом. За ноль принята способность к детонации у н-гептана, который детонирует очень легко. Октановое число относительно устойчивого к детонации 2,2,4 – триметилпентана, чаще называемого изооктаном, принято за 100.

По этой шкале бензин с октановым числом 92 имеет такие же детонационные свойства, как смесь 92 % (по объёму) изооктана и 8 % гептана. Именно октановое число указывают в маркировке бензина. Чем выше октановое число, тем мощнее может быть двигатель.

Октановое число бензиновой фракции, получаемой непосредственно перегонкой нефти, не превышает 65 – 70, такой бензин не подходит для современных двигателей. Бензин с более высоким октановым числом получается при крекинге. В зависимости от типа крекинга бензин имеет октановое число 70 -80. Качество бензина можно улучшить также риформингом. Риформинг – это процесс ароматизации бензинов, осуществляемый путём нагревания их в присутствии платинового катализатора. Более дешёвый и лёгкий путь увеличения октанового числа состоит в добавлении к бензину некоторых веществ, изменяющих характер горения топлива. Так, детонационную стойкость бензина увеличивают небольшие количества тетраэтилсвинца Pb(C2Н5)4.

Такой бензин называют этилированным. Однако при его использовании в окружающую среду из выхлопных газов попадают чрезвычайно вредные для неё и здоровья человека соединения свинца. Чтобы отличить этилированный бензин от обычного, его окрашивают в красновато-фиолетовый цвет. Во многих странах и большинстве городов России использование этилированного бензина запрещено.

В настоящее время в мире широко распространены антидетонационные кислородсодержащие добавки к моторному топливу, такие, например, как метанол, этанол и другие. При сгорании топлива с этими добавками в выхлопных газах не появляется никаких дополнительных загрязнений. К сожалению, в России пока применение кислородсодержащих добавок распространено мало.

Изучая нефть, нельзя не затронуть вопрос об экологических проблемах, связанных с нефтью

Нефть нерастворима в воде и её плотность меньше, чем у воды, попадая в неё, нефть растекается по поверхности, препятствуя растворению кислорода.

Добавим небольшое количество нефти в стакан с водой. Жидкости не смешиваются. Мы наблюдаем нефтяную плёнку на поверхности воды.

Если нефть попала в водоём, то нефтяная пленка на поверхности воды нарушает обмен тепла, влаги и газов между водной средой и атмосферой, в результате нарушается биологическое равновесие. Количество поступающей за год в Мировой океан нефти оценивается в 5–10 млн. т. Нефть и нефтепродукты попадают в океан не только при аварии судов, но и при разведке, добыче и сливе балластных вод танкерами. 1 л разлитой нефти загрязняет приблизительно около 40 тыс. л морской воды.

Воздействие нефти на экосистемы проявляется по-разному, в зависимости от степени загрязнения. Это может быть:

– Непосредственное отравление живых организмов с летальным исходом.

– Прямое обволакивание нефтепродуктами живых организмов, отсутствие доступа кислорода. Возникновение болезней, вызванное попаданием в организм углеводородов.

Нефть – главный товар в мире, от цены которого в немалой степени зависит «самочувствие» глобальной экономики. Нефть и продукты ее переработки – то, без чего сегодня человечество не проживет и дня. Мы рождаемся и живём в мире продуктов и вещей, полученных из нефти. Но с сожалением приходится констатировать, что более 90 % этого ценнейшего углеводородного сырья расходуется пока как топливо, только оставшиеся 10 % тратятся на химическую переработку.

В заключение нашего урока я бы хотела, чтобы вы объяснили, почему Д. И. Менделеев говорил, что топить нефтью, это всё равно, что топить ассигнациями? (ученики высказывают свои предложения)

Менделееву приписывают не совсем то, что он имел в виду, – фраза, конечно, не имела отношения к важности развития нефтехимических производств. Эти слова сказаны в связи с сжиганием лёгкой бензиновой фракции. Но, к сожалению, по бережливости с углеводородным сырьём мы ушли не намного дальше. Достаточно вспомнить факелы попутных нефтяных газов в районах нефтедобычи и факелы над нефтеперерабатывающими заводами. Напрасно сжигая нефтепродукты, человечество приближает момент их исчерпания. По прогнозам, нефти в мире должно хватить на 40 лет. Кроме того, сжигание углеводородного сырья приводит к печальным экологическим последствиям: от смога на улицах городов до увеличения концентрации углекислого газа в атмосфере Земли, которое, по мнению некоторых учёных, может привести к глобальному изменению климата на планете.

Http://multiurok. ru/files/mietodichieskaia-razrabotka-uroka-nieft-sostav-i-p. html

Тип занятия – комбинированный урок с элементами проблемного изложения.

Тема: Нефть: состав, свойства, способы переработки. Применение нефтепродуктов.

Цель: Сформировать у обучающихся первоначальные знания о нефти как важнейшем природном сырье для производства топлива и органических веществ, необходимых человеку в хозяйственной деятельности. Показать способы переработки нефти и применение важнейших нефтепродуктов. Раскрыть проблемы загрязнения природной среды нефтью и нефтепродуктами.

Дидактические: Рассмотреть состав и свойства нефти, познакомить со способами и условиями ее переработки и применением продуктов, полученных из нефти. Ввести понятия: ректификация, фракция, крекинг, риформинг, пиролиз.

Развивающие: Развивать познавательный интерес обучающихся, логическое мышление, умение анализировать и делать выводы, самостоятельно работать с учебником, составлять опорные таблицы, формулировать вопросы, умение применять полученные знания к решению нестандартных задач.

Воспитательные: Продолжить воспитание навыков общеучебного труда, работы в парах, терпимости к другому мнению. Воспитание собственной ответственности и чувства бережного отношения к природной среде.

Основные знания и умения: Знать/понимать состав и свойства нефти, сущность процессов перегонки и крекинга, основные виды топлива, получаемых переработкой нефти и области их применения; уметь объяснять новые понятия, составлять уравнения химических реакций, отражающих процесс крекинга, объяснять значение нефти для развития экономики страны и проблемы загрязнения природной среды, связанные с нефтедобычей.

Вещества и оборудование: Образцы нефти, пробирки, стакан с водой, коллекция «Продукты нефтепереработки»; таблица «Перегонка нефти», раздаточный дидактический материал (Приложение 1, Приложение 2, Приложение 3), проектор, ПК, экран.

Слово учителя. Предельные углеводороды от СН4 до С6 Н14 можно получить из природного и попутного нефтяных газов. Но для получения топлива для различных машин и многих органических веществ, таких как: пластмассы, волокна, каучуки, ядохимикаты и другие, большое значение имеют более тяжелые углеводороды: предельные, непредельные и ароматические. Именно эти углеводороды получают из нефти.

Предложить проблемный вопрос: Почему об экономической мощи страны судят по количеству добываемой и особенно потребляемой нефти?

В ходе беседы выяснить, что известно обучающимся о нефти из жизни и СМИ.

1) Состав нефти. Продемонстрировать образцы сырой нефти в склянках. Предложить проблемный вопрос: Можно ли нефть считать веществом, а её состав выразить конкретной формулой? Для поиска ответа на вопрос, обучающимся предлагается проанализировать таблицу №1 (Приложение1) с одновременной демонстрацией слайда.

После анализа делается Вывод С записью в конспект: нефть – это природная, сложная смесь углеводородов и поэтому состав нефти нельзя выразить одной формулой. Состав нефти непостоянный, он зависит от месторождений.

2). Физические свойства нефти. Продемонстрировать слайд с растворением нефти в воде, сделать Вывод:

Нефть – маслянистая жидкость от бурого до черного цвета с характерным запахом, не растворима в воде, плотность меньше воды. Температура кипения непостоянна.

Дополнить вывод информацией: нефти разных месторождений имеют несколько различные физические свойства, это объясняется их различным составом, т. е. состав определяет свойства.

Какой способ можно применить для разделения углеводородов, входящих в состав нефти? (Если не ответят, то можно задать наводящий вопрос: как разделить смесь спирта с водой?) В ходе беседы установить, что разделение углеводородов, входящих в состав нефти основано на разнице их температур кипения. Для этого существуют специальные установки, на которых осуществляется процесс разделения углеводородов, называемый Фракционной перегонкой. Ввести понятия: «ректификация», «фракция». Продемонстрировать слайд, предложить самостоятельную работу с учебником и опорной таблицей №2. (Приложение 1, таблица №2). (10 мин)

Опорная таблица «Нефтепродукты прямой перегонки и их применение» Таблица №2»

Http://infourok. ru/urok-na-temu-neft-sostav-svoystva-sposobi-pererabotki-primenenie-nefteproduktov-488123.html

Нефть: происхождение, состав, методы и способы переработки – раздел Химия, Содержание I Введение Ii Основные Нефтегазоносные Провинции России 1. Западно.

Содержание I Введение II Основные нефтегазоносные провинции России 1. Западно-Сибирская 2. Волго-Уральская 3. Тимано-Печерская 4. Нефтяной комплекс России 5. Транспортировка нефти трубопроводами III Происхождение нефти 1. Современный взгляд 2. Другие теории образования нефти 8 IV. Состав нефти 1. Состав нефти и химические свойства 2. Физические свойства V. Методы и способы переработки нефти 1. Подготовка нефти к переработка. 2. Сортировка и смешивание нефти 3. Выбор направления переработки нефти 4. Принципы первичной переработки нефти 5. Перегонка нефти 6. Устройство и действие ректификационной колонны 20 7. Устройство ректификационных тарелок 8. Крекинг нефти 9. Термический крекинг 10. Каталитический крекинг 11. Риформинг VI. Использование продуктов переработки нефти VII. Заключение VIII. Список литературы 30 Приложения I. 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.

Считают, что современный термин нефть произошел от слова нафата, что на языке народов Малой Азии означает просачиваться.

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.

В начале XIX века в России, а в середине XIX века в Америке из нефти путем возгонки был получен керосин. Он использовался в лампах. До середины XIX века 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.

Современный уровень цивилизации и технологии был бы немыслим без той дешевой и обильной энергии, которую предоставляет нам нефть. Сегодня она имеет несколько значений для народного хозяйства страны сырье для нефтехимии в производстве синтетического каучука, спиртов, полиэтилена, полипропилена, широкой гаммы различных пластмасс и готовых изделий из них, искусственных тканей источник для выработки моторных топлив бензина, керосина, дизельного и реактивных топлив, масел и смазок, а также котельно-печного топлива мазут, строительных материалов битумы, гудрон, асфальт сырье для получения ряда белковых препаратов, используемых в качестве добавок в корм скоту для стимуляции его роста.

Нефть наше национальное богатство, источник могущества России, фундамент ее экономики. II. Основные нефтегазоносные провинции в Российской Федерации. Россия занимает промежуточное положение между полюсами сверх потребителя США и сверх добытчика Саудовской Аравии. В настоящее время нефтяная промышленность Российской Федерации занимает 2 место в мире. По уровню добычи мы уступаем только Саудовской Аравии.

В 2002 году добыто углеводородов нефти 379,6 млн. тонн, природного газа 594 млрд. м3. На территории Российской Федерации находятся три крупные нефтегазоносные провинции Западно-Сибирская, Волго-Уральская и Тимано-Печерская. 1. Западно-Сибирская провинция. Западно-Сибирская это основная провинция РФ. Крупнейший нефтегазоносный бассейн в мире. Расположен он в пределах Западно-Сибирской равнины на территории Тюменской, Омской, Курганской, Томской и частично Свердловской, Челябинской, Новосибирской областей, Красноярского и Алтайского краев, площадью около 3,5 млн. км2 Нефтегазоносность бассейна связана с отложениями юрского и мелового возраста. Большая часть нефтяных залежей находиться на глубине 2000-3000 метров.

Нефть Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна характеризуется низким содержанием серы до 1,1, и парафина менее 0,5, содержание бензиновых фракций высокое 40-60, повышенное количество летучих веществ.

Сейчас на территории Западной Сибири добывается 70 российской нефти. Основной ее объем извлекается насосным способом, на долю фонтанной добычи приходится не более 10. Из этого следует, что основные месторождения находятся на поздней стадии разработки, что заставляет задуматься над важной проблемой топливной промышленности – старением месторождений. Этот вывод подтверждается и данными по стране в целом.

В Западной Сибири находятся несколько десятков крупных месторождений. Среди них такие известные, как Самотлорское, Мамонтовское, Федоровское, Усть-Балыкское, Убинское, Толумское, Муравленковское, Суторминское, Холмогорское, Талинское, Мортымья-Тетеревское и другие. Большая часть из них расположена в Тюменской области своеобразном ядре района. В республиканском разделении труда она выделяется как главная база России по снабжению ее народнохозяйственного комплекса нефтью и природным газом.

В Тюменской области добывается более 220 млн. тонн нефти, что составляет более 90 всей добычи Западной Сибири и более 55 от всего объема добычи по России. Анализируя данную информацию, нельзя не сделать следующий вывод нефтедобывающей промышленности Российской Федерации свойственна чрезвычайно высокая концентрация в ведущем районе. Для нефтяной промышленности Тюменской области характерно снижение объемов добычи. Достигнув максимума в 1988 году 415,1 млн. т, к 1990 году нефтедобыча снизилась до 358,4 млн. т, то есть на 13.7, причем тенденция падения добычи сохраняется и сейчас. Основные нефтяные компании работающие на территории Западной Сибири, это ЛУКОЙЛ, ЮКОС, Сургутнефтегаз, Сибнефть, СИДАНКО, ТНК. 2. Волго-Уральская провинция.

Вторая по значению нефтяная провинция Волго-Уральская. Она расположена в восточной части Европейской территории Российской Федерации, в пределах республик Татарстан, Башкортостан, Удмуртия, а также Пермской, Оренбургской, Куйбышевской, Саратовской, Волгоградской Кировской и Ульяновской областей.

Нефтяные залежи находятся на глубине от 1600 до 3000 м, т. е. ближе к поверхности по сравнению с Западной Сибирью, что несколько снижает затраты на бурение. Волго-Уральский район дает 24 нефтедобычи страны. Подавляющую часть нефти и попутного газа более 45 области дают Татария, Башкирия, Куйбышевская область. Добыча нефти ведется на месторождениях Ромашкинское, Ново-Елховское, Чекмагушское, Арланское, Краснохолмское, Оренбургское и другие.

Значительная часть нефти, добываемая на промыслах Волго-Уральской нефтегазоносной области, поступает по нефтепроводам на местные нефтеперерабатывающие заводы, расположенные главным образом в Башкирии и Куйбышевской области, а также в других областях Пермской, Саратовской, Волгоградской, Оренбургской. Основные нефтяные компании работающие на территории Волго-Уральской провинции ЛУКОЙЛ, Татнефть, Башнефть, ЮКОС, ТНК. 3. Тимано-Печерская провинция. Третья по значимости нефтяная провинция Тимано-Печерская.

Она расположена в пределах Коми, Ненецкого автономного округа Архангельской области и частично на прилегающих территориях, граничит с северной частью Волго-Уральского нефтегазоносного района. Вместе с остальными Тимано-Печерская нефтяная область дает лишь 6 нефти в Российской Федерации Западная Сибирь и Урало-Поволжье 94. Добыча нефти ведется на месторождениях Усинское, Харьягинское, Войвожское, Верхне-грубешорское, Ярегское, Нижне-Омринское, Возейское и другие.

Тимано-Печорский район, как Волгоградская и Саратовская области, считается достаточно перспективным. Добыча нефти в Западной Сибири сокращается, а в Ненецком автономном округе уже разведаны запасы углеводородного сырья, соизмеримые с западносибирскими. По оценке американских специалистов, недра арктической тундры хранят 2,5 млрд. тонн нефти. Почти каждое месторождение, а тем более каждый из нефтегазоносных районов отличаются своими особенностями по составу нефти и поэтому вести переработку, используя какую-либо стандартную технологию нецелесообразно.

Нужно учитывать уникальный состав нефти для достижения максимальной эффективности переработки, по этой причине приходиться сооружать заводы под конкретные нефтегазоносные области. Существует тесная взаимосвязь между нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленностью. Однако развал Советского Союза обусловил появление новой проблемы разрыв внешних хозяйственных связей нефтяной промышленности. Россия оказалась в крайне невыгодном положении, т. к. вынуждена экспортировать сырую нефть ввиду дисбаланса нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности объем переработки в 2002 году составил 184 млн. тонн, в то время как цены на сырую нефть гораздо ниже, чем на нефтепродукты.

Кроме того, низкая приспособляемость российских заводов, при переходе на нефть, которая ранее транспортировалась на заводы соседних республик, вызывает некачественную переработку и большие потери продукта. 4. Нефтяной комплекс России.

Следует учитывать, что в Российской Федерации после семидесятых годов не было открыто ни одного крупного высокопродуктивного месторождения, а вновь приращиваемые запасы по своим кондициям резко ухудшаются. Так, например, по геологическим условиям средний дебит одной новой скважины в Тюменской области упал с 138 т в 1975 г. до 10-12т в 1994 г т. е. более чем в 10 раз. Значительно возросли затраты финансовых и материально-технических ресурсов на создание 1 т новой мощности. Нефтяной комплекс России включает 148 тыс. нефтяных скважин, 48,3 тыс. км магистральных нефтепроводов, 28 нефтеперерабатывающих заводов НПЗ общей мощностью около 300 млн. тгод нефти, а также большое количество других производственных объектов.

На предприятиях нефтяной промышленности и обслуживающих ее отраслей занято около 900 тыс. работников, в том числе в сфере науки и научного обслуживания около 20 тыс. человек. Высокопродуктивные запасы крупных месторождений выработаны более, чем на половину, и по крупным залежам происходит интенсивное снижение объемов добычи нефти.

Например, Арланское месторождение Башкирия выработано на 77,5, а Мортымья-Тетеревское Западная Сибирь на 95. Практически весь фонд нефтяных скважин переведен с фонтанного на механизированный способ добычи. Начался массовый ввод в разработку мелких, низкопродуктивных месторождений. Указанные факторы вызвали резкий рост потребностей отрасли в материальных и финансовых ресурсах для своего освоения, выделение которых в условиях экономического и политического кризиса России в 90-х годах было сокращено.

Геологический разрез нефтеносной залежи. Нефть залегает в земле, заполняя пустоты между частицами различных горных пород. Для добывания е бурят скважины. Если нефть богата газами, она под их давлением сама поднимается на поверхность, если же давление газов для этого недостаточно, в нефтяном пласту создают искусственное давление путм нагнетания туда газа, воздуха или воды. 5. Транспортировка нефти трубопроводами.

В настоящее время география нефтеперерабатывающей промышленности не всегда совпадает с районами ее переработки. Поэтому задачи транспортировки нефти привели к созданию большой сети нефтепроводов. Нефтеперерабатывающие заводы располагаются во всех районах страны, т. к. выгоднее транспортировать сырую нефть, чем продукты ее переработки, которые необходимы во всех отраслях народного хозяйства. В прошлом она из мест добычи в места потребления перевозилась по железным дорогам в цистернах.

В настоящее время большая часть нефти перекачивается по нефтепроводам и их доля в транспортировке продолжает расти. В состав нефтепроводов входят трубопроводы, насосные станции и нефтехранилища. Пропускная способность нефтепровода диаметром 1200 мм составляет 80-90 млн. тонн в год при скорости движения потока нефти 10-12 кмч. По эффективности с нефтепроводами могут соперничать только морские перевозки танкерами. Кроме того, они менее опасны в пожарном отношении и резко снижают потери при транспортировке доставке.

По размеру грузооборота нефтепроводный транспорт в 2,5 раза превзошел железнодорожный в части перевозок нефти и нефтепродуктов. Транспортировка нефти по нефтепроводам стоит в настоящее время дороже, чем перевозка по воде, но значительно дешевле, чем перевозка по железной дороге. Стоимость строительства магистрального нефтепровода обычно окупается за 2-3 года. Характерной особенностью развития нефтепроводного транспорта России является увеличение удельного веса трубопроводов большого диаметра, что объясняется их высокой рентабельностью.

Сейчас по грузообороту трубопроводного транспорта Россия стоит на первом месте. Протяженность нефтепроводов составляет 66000 км. Строительство магистральных нефтепроводов продолжается и в настоящее время. Так, например, в 2001 году введена в эксплуатацию первая очередь нефтепровода КТК на 28 млн. тгод максимальная мощность 65 млн. тонн, диаметром 1490 мм и протяженностью 1500 км, связывающая нефтяные месторождения юга России и западного Казахстана с терминалом на Черноморском побережье в г. Новороссийске.

В теплых водах, на дне доисторического моря, веками накапливалась сапр. В ней шла биохимическая стадия образования нефти. Микроорганизмы при о. Сложные вещества разлагаются на более простые. Биохимические процессы затухают. Потом породу должна накрыть соль в Прикаспийской впадине ее толщина до.

Ломоносова. В конце XIX в когда в астрономии и физике получило развитие применение. По мнению И. М. В СССР были проведены исследования, в результате которых удалось устан. Губкин в своей теории нефтеобразования придавал этому открытию большое.

Молекула имеет вид кольца с ненасыщенными связями углерода. Физические свойства. Нефтяные углеводороды растворяются в воде крайне незначительно. Нефти. Силы взаимодействия воды с горной породой больше, чем у нефти. Однако вода и нефть часто образуют трудно разделимую эмульсию, что сил.

Масляные фракции фракции, выкипающие выше 350С, выделенные из нефти, с. . Сортировка и смешивание нефти. Различные нефти и выделенные из них соо. Нефтехимический вариант переработки нефти по сравнению с предыдущими в. Выбор направления переработки нефти и ассортимента получаемых нефтепро.

При перегонке с однократным испарением нефть нагревают до определенной. Процесс первичной переработки нефти прямой перегонки, с целью получени. Мазут подвергают дальнейшей переработке. Его перегоняют под уменьшенны. В ректификационной колонне размещены ректификационные тарелки, на кото. На практике применяют перегретый водяной пар и вводят его в колонну с.

Конструкции тарелок разнообразны. Применяют сетчатые, решетчатые, каск. Устройство ректификационных тарелок. В тарельчатых колоннах 1 для повы. Флегма стекает с тарелки на тарелку по спускным трубам 3, причем перег. За счет того, что пар проходит флегму в виде мельчайших пузырьков площ. .

Крекинг нефти. В аппаратах крекинг-заводов происходят сложные химические реакции. изобретение Шухова начали применять в Америке. Это печи, колонны. Это потому, что он состоит из сложных и крупных молекул углеводородов.

Расщепление молекул углеводородов протекает в присутствии катализаторо. Такой крекинг называется крекингом с пылевидным катализатором. При этом молекулы углеводородов в основном не расщепляются, а преобраз. во избежание дезактивации катализатора продуктом уплотнения коксом, ри. Продукты переработки нефти применяются и в сельском хозяйстве.

Заключение. В последние годы наряду с увеличением выработки топлива и масел углеводороды нефти широко используют как источник химического сырья. Различными способами из них получают вещества, необходимые для производства пластмасс, синтетического текстильного волокна, синтетического каучука, спиртов, кислот, синтетических моющих средств, взрывчатых веществ, ядохимикатов, синтетических жиров и т. д. Нефть останется в ближайшем будущем основой обеспечения энергией народного хозяйства и сырьем нефтехимической промышленности.

Здесь будет многое зависеть от успехов в области поисков, разведки и разработки месторождений. Но ресурсы нефти в природе ограничены. Бурное наращивание в течение последних десятилетий их добычи привело к относительному истощению наиболее крупных и благоприятно расположенных месторождений.

VIII. Список литературы 1 Энциклопедия для детей Аванта, том 17, химия, Москва 2000г. 2 В. А. Динков, Нефтяная промышленность вчера, сегодня, завтра, Москва, ВНИИОЭНГ 1988г. 3 Нефтяная промышленность, Москва, ВНИИОЭНГ 1 1994г 4 Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия, 2001г. электронная энциклопедия на 2 CD 5 Газета Новости недели, 4, 29.01.03-04.02.03, стр. 21 Приложение 3. Наглядное изображение лабораторных приборов для перегонки и крекинга нефти.

Перегонка нефти лабораторный опыт. Крекинг керосина лабораторный опыт.

Http://allrefs. net/c26/1c2rh/

Тип занятия – комбинированный урок с элементами проблемного изложения.

Тема: Нефть: состав, свойства, способы переработки. Применение нефтепродуктов.

Основные знания и умения: Знать/понимать состав и свойства нефти, сущность процессов перегонки и крекинга, основные виды топлива, получаемых переработкой нефти и области их применения; уметь объяснять новые понятия, составлять уравнения химических реакций, отражающих процесс крекинга, объяснять значение нефти для развития экономики страны и проблемы загрязнения природной среды, связанные с нефтедобычей.

В ходе беседы выяснить, что известно обучающимся о нефти из жизни и СМИ.

Http://botana. cc/prepod/himiya/o4xo5evy. html

Нефть – это природная горючая маслянистая жидкость, распространенная в осадочной оболочке Земли; важнейшее полезное ископаемое. В Состав нефти Входит смесь углеводородов самого разнообразного строения. Их молекулы представляют собой и короткие цепи атомов углерода, и длинные, и нормальные, и разветвленные, и замкнутые в кольца, и многокольчатые. Путем перегонки из нее получают различные Продукты нефти: бензин, реактивное топливо, осветительный керосин, дизельное топливо, мазут”.

По свойствам нефть Немного легче воды и практически в ней не растворяется. Так как нефть – смесь различных углеводородов, то у нее нет определенной температуры кипения. Среди определенных свойств нефти нет цвета – она варьирует от светло-коричневой, почти бесцветной, до темно-бурой, почти черной, а По свойствам плотности (от легкой 0,65-0,70 г/см3, до тяжелой 0,98-1,05 г/см3).

Нефть растворима в органических растворителях, в воде при обычных условиях практически нерастворима, но может образовывать с ней стойкие эмульсии.

В составе нефти выделяют углеводородную, асфальтосмолистую и зольную составные части. Также В составе нефти Также выделяют порфирины и серу. Углеводороды, содержащиеся в нефти, подразделяют на три основные группы: метановые, нафтеновые и ароматические. Метановые (парафиновые) углеводороды химически наиболее устойчивы, а ароматические – наименее устойчивы (в них минимальное содержание водорода). При этом ароматические углеводороды являются наиболее токсичными Компонентами нефти. Асфальтосмолистая составная нефти частично растворима в бензине: растворяемая часть – это асфальтены, нерастворяемая – смолы. Интересно, что в смолах содержание кислорода достигает 93% от его общего количества В составе нефти. Порфирины – это азотистые соединения органического происхождения, они разрушаются при температуре 200-250°С. Сера присутствует В составе нефти либо в свободном состоянии, либо в виде соединений сероводородов и меркаптанов. Сера является наиболее широко распространённой коррозийной примесью, которую нужно удалять на нефтеперебатывающем заводе. Поэтому цена на нефть с высоким содержанием серы оказывается на много ниже, чем на низкосернистую нефть.

Сырой нефтью называют нефть, получаемую непосредственно из скважин. При выходе из нефтяного пласта нефть содержит частицы горных пород, воду, а также растворенные в ней соли и газы. Эти примеси вызывают коррозию оборудования и серьезные затруднения при транспортировке и переработке нефтяного сырья. Таким образом, для экспорта или доставки в отдаленные от мест добычи нефтеперерабатывающие заводы необходима Промышленная обработка сырой нефти: из нее удаляется вода, механические примеси, соли и твердые углеводороды, выделяется газ. Газ и наиболее легкие углеводороды необходимо выделять из Состава сырой нефти, т. к. они являются ценными продуктами, и могут быть утеряны при ее хранении. Кроме того, наличие легких газов при Транспортировке сырой нефти по трубопроводу может привести к образованию газовых мешков на возвышенных участках трассы. Очищенную от примесей, воды и газов Сырую нефть поставляют на нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ), где в процессе переработки из нее получают различные виды нефтепродуктов. Качество, как Сырой нефти, так и нефтепродуктов, получаемых из нее, определяется ее составом: именно он определяет направление переработки нефти и влияет на конечные продукты.

Плотность нефти, зависит от содержания тяжелых углеводородов, таких как парафины и смолы. Для ее выражения используется как Относительная плотность нефти, выраженная в г/см3, так и Плотность нефти, выраженная в единицах Американского института нефти – API, измеряемая в градусах.

Http://enc. fxeuroclub. com/390

Нефть (через тур. neft, от перс. нефт; восходит к аккадскому напатум – вспыхивать, воспламенять), горючая маслянистая жидкость со специфическим запахом, распространенная в осадочной оболочке Земли; важнейшее полезное ископаемое. Нефть образуется вместе с газообразными углеводородами (см. Газы природные горючие)обычно на глубине более 1,2-2 км; залегает на глубинах от десятков метров до 5-6 км. Однако на глубинах св. 4,5-5 км преобладают газовые и газоконденсатные залежи с незначительным количеством легких фракций нефти (см. Газовые конденсаты. Газы нефтяные попутные). Максимальное число залежей нефть располагается на глубине 1-3 км. Вблизи земной поверхности нефть преобразуется в густую мальту, полутвердый асфальт и другие (см., например, Битуминозные пески. Битумы).

Общие сведения. Мировые запасы нефти, по прогнозу, достигают 250-270 млрд. т (1985), разведанные запасы приведены в табл. 1. Месторождения нефти выявлены на всех континентах (кроме Антарктиды) и на значительной площади прилегающих акваторий (всего около 30 тыс., из которых 15-20% газонефтяные). Однако эти скопления нефти распределены по странам и регионам крайне неравномерно. Практическое значение имеют залежи с извлекаемыми запасами от сотен тысяч тонн и более; обычно извлекаемые запасы месторождений-миллионы тонн, очень редко – миллиарды тонн. Примерно 85% нефть добывается на крупнейших месторождениях, составляющих 5% от общего их числа. Современными методами можно извлечь до 70% заключенной в пласте нефти при среднем коэффициенте извлечения 0,3-0,4, то есть извлекаемые запасы составляют только 30-40% от общего количества нефть на данном месторождении.

В СССР нефть добывают в традиционных нефтеносных районах (Баку, Грозный, Эмба, Ухта), Волго-Уральском регионе (Башкирия и Татарстан, Пермская, Самарская и др. области) и новых районах (Зап. Сибирь, полуостров Мангышлак, Белоруссия, Прибалтика и др.). Наиболее известные отечественные нефтяные месторождения приведены в табл. 2, а месторождения в зарубежных странах – в таблицах 3.

Практически всю добываемую в мире нефть извлекают из земных недр с помощью буровых скважин. С начала промышленной добычи нефть (конец 1850-х гг.) до конца 1985 в мире было извлечено около 76 млрд. т (включая газовый конденсат), из которых более 50% приходится на 1965-85. Динамика мировой добычи нефти (млрд. т): 1900-0,02; 1950-ок. 0,55; 1960-св. 1; 1970-св. 2; 1985-90-ок. 3 (в год). Динамика добычи нефти и газового конденсата в СССР (млн. т): 1940-31,1; 1950-39,2; 1960-148,5; 1970-352,5; 1975-491; 1985-595; 1986-634; 1987-624; 1988-624; 1989-608.

В последние десятилетия поиск, разведку и разработку скоплений нефть ведут в Мировом океане, на шельфах окраинных и внутренних морей, где открыто около 1700 месторождений. Запасы нефть на шельфах океанов составляют 55 млрд. т, добыча нефть-около 30% от ее мировой добычи (1986).

Происхождение. Выдвинуто много теорий, объясняющих происхождение нефть, из них основные-органическая (биогенная) и неорганическая (абиогенная). Большинство ученых в СССР и за рубежом являются сторонниками концепции биогенного образования нефти. Еще М. В. Ломоносов (“О слоях земных”, 1763) высказал идею о дистилляционном происхождении нефти под действием теплоты из орг. вещества, которое дает начало и каменным углям. Теорию образования нефть из сапропеля (органические илы) впервые предложил Г. Потонье (1904-05). Наибольший вклад в развитие органической теории принадлежит И. М. Губкину (“Учение о нефти”, 1932).

Согласно органической теории, нефть – жидкая гидрофобная фаза продуктов фоссилизации (захоронения) орг. вещества (керогена) в водно-осадочных отложениях. Нефтеобразование представляет собой многостадийный, весьма продолжительный (обычно много млн. лет) процесс, начинающийся еще в живом веществе. Обязательное его требование-существование крупных областей погружения земной коры (осадочных бассейнов), в ходе развития которых породы, содержащие орг. вещество, могли достичь зоны с благоприятными термобарическими условиями для образования нефти. Основное исходное вещество нефти – планктон, обеспечивающий наибольшую биопродукцию в водоемах и накопление в осадках орг. вещества сапропелевого типа, характеризуемого высоким содержанием водорода. Генерирует нефть также гумусовое вещество, образующееся главным образом из растительных остатков.

К неорганическим теориям происхождения нефть относятся минеральная, или карбидная (Д. И.Менделеев, 1877), космическая (В. Д. Соколов, 1889), вулканическая (Ю. Кост, 1905). Общее для этих и менее распространенных неорганических теорий-синтез углеводородов путем взаимодействия карбидов металлов с водой и кислотами (идея Менделеева), а также по схеме Фишера-Тропша из водорода и оксидов углерода.

Физические свойства. Нефть – жидкость от светло-коричневого (почти бесцветного) до темно-бурого (почти черного) цвета. Средняя молярная масса 220-300 (редко 450-470). Плотность 0,65-1,05 (обычно 0,82-0,95) г /См 3 ; нефть, плотность которой ниже 0,83, наз. легкой, 0,831-0,860-средней, выше 0,860-тяжелой. нефть содержит большое число разных орг. веществ и поэтому характеризуется не температурой кипения, а температурой начала кипения жидких углеводородов (обычно > 28 °С, реже >= 100 °С в случае тяжелых нефтей) и фракционным составом-выходом отдельных фракций, перегоняющихся сначала при атмосферном давлении, а затем под вакуумом (см. ниже) в определенных температурных пределах, как правило до 450-500 °С (выкипает

80% объема пробы), реже 560-580 °С (90-95%). Температура застывания от – 60 до + 30 °С; зависит преимущественно от содержания в нефти парафина (чем его больше, тем т. заст. выше) и легких фракций (чем их больше, тем эта температура ниже). Вязкость изменяется в широких пределах (см., например, табл. 2); определяется фракционным составом нефти и ее температурой (чем она выше и больше количество легких фракций, тем ниже вязкость), а также содержанием смолисто-асфальтеновых веществ (чем их больше, тем вязкость выше). Уд. теплоемкость 1,7-2,1 кДж/(кг. К); уд. теплота сгорания (низшая) 43,7-46,2 МДж/кг; диэлектрическая пpоницаемость 2,0-2,5; электрическая проводимость 2 . 10 -10 -0,3 х х 10 -18 Ом -1. см -1 . Нефть – легковоспламеняющаяся жидкость; температура вспышки от -35 до + 120°С (зависит от фракционного состава и содержания в нефть растворенных газов). Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях не растворим в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии (см. Обезвоживание и обессиливание нефти).

Химический состав. Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть – жидкие углеводороды (> 500 или обычно 80-90% по массе) и гетероатомные органические соединения (4-5%), преим. сернистые (около 250), азотистые (> 30) и кислородные (около 85), а также металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые); остальные компоненты – растворенные углеводородные газы (С1-С4, от десятых долей до 4%), вода (от следов до 10%), минер. соли (гл. обр. хлориды. 0,1-4000 мг/л и более), растворы солей органических кислот и других, механические примеси (частицы глины, песка, известняка).

Углеводородный состав: в основном парафиновые (обычно 30-35, реже 40-50% по объему) и нафтеновые (25-75%), в меньшей степени-соединения ароматического ряда (10-20, реже 35%) и смешанного, или гибридного, строения (например, парафино-нафтеновые, нафтено-ароматические). Гетероатомные компоненты: серосодержащие-Н2S, меркаптаны. моно – и дисульфиды, тиофены и тиофаны, а также полициклические и т. д. (70-90% концентрируется в остаточных продуктах-мазуте и гудроне); азотсодержащие – преимущественно гомологи пиридина. хинолина. индола. карбазола. пиррола. а также порфирины (б. ч. концентрируется в тяжелых фракциях и остатках); кислородсодержащие-нафтеновые кислоты, фенолы. смолисто-асфальтеновые вещества и др. (сосредоточены обычно в высококипящих фракциях). Элементный состав (%): С-82-87, H-11-14,5, S-0,01-6 (редко до 8), N-0,001-1,8, О-0,005-0,35 (редко до 1,2) и др. Всего в нефти обнаружено более 50 элементов. Так, наряду с упомянутыми в нефти присутствуют V(10 -5 -10 -2 %), Ni(10 -4 -10 -3 %), Cl (от следов до 2 х х 10 -2 %) и т. д. Содержание указанных соединений и примесей в сырье разных месторождений колеблется в широких пределах, поэтому говорить о среднем химическом составе нефть можно только условно.

Методы исследований. Для оценки качества нефти с целью правильного выбора наиболее рациональной схемы ее переработки применяют комплекс методов (физические, химические, физико-химические и специальные), реализуемых по различным программам. В СССР принята (1980) так называемая Е д и н а я у н и ф и ц и р. п р о г р а м м а исследований, предусматривающая последовательное определение общих характеристик сырой нефти, ее фракционного и химического состава, а также товарных свойств отдельных фракций.

К общим характеристикам нефть, определяемым по стандартным методикам, относят плотность, вязкость, температуру застывания и иные физ.-хим. показатели, состав растворенных газов и количеств. содержание смол, смолисто-асфальтеновых веществ и твердых парафинов (табл. 2 и 3).

Основной принцип последующего исследования нефти сводится к комбинированию методов ее разделения на компоненты с постепенным упрощением состава отдельных фракций, которые затем анализируют разнообразными физико-химическими методами. Наиболее распространенные методы определения первичного фракционного состава нефти – различные виды дистилляции (перегонки) и ректификации. По результатам отбора узких „(выкипают в пределах 10-20°С) и широких (50-100°С) фракций строят т. наз. кривые истинных температур кипения (ИТК) нефть, устанавливают потенц. содержание в них отдельных фракций, нефтепродуктов или их компонентов (бензиновых, керосино-газойлевых, дизельных, масляных дистиллятов, а также мазутов и гудронов), углеводородный состав, др. физ.-хим. и товарные характеристики. Дистилляцию проводят (до 450 °С и выше) на стандартных перегонных аппаратах, снабженных ректификационными колонками (погоноразделительная способность соответствует 20-22 теоретическим тарелкам). Отбор фракций, выкипающих до 200 °С, осуществляется при атм. давлении, до 320 °С-при 1,33 кПа, выше 320 °С – при 0,133 кПа. Остаток перегоняют в колбе с цилиндрическим кубом при давлении около 0,03 кПа, что позволяет отбирать фракции, выкипающие до 540-580 °С.

Выделенные в результате дистилляции фракции подвергают дальнейшему разделению на компоненты, после чего различными методами устанавливают их содержание и определяют свойства. В соответствии со способами выражения состава нефти и ее фракций различают групповой, структурно-групповой, индивидуальный и элементный анализ. При групповом анализе определяют отдельно содержание парафиновых, нафтеновых, ароматических и смешанных углеводородов (табл. 4-6). При структурно-групповом анализе углеводородный состав нефтяных фракции выражают в виде среднего относительного содержания в них ароматических, нафтеновых и других циклических структур, а также парафиновых цепей и иных структурных элементов; кроме того, рассчитывают относит. количество углерода в парафинах, нафтенах и аренах. Индивидуальный углеводородный состав полностью определяется только для газовых и бензиновых фракций. При элементном анализе состав нефть или ее фракций выражают количествами (в %) С, Н, S, N, О, а также микроэлементов.

Табл. 4.-ГРУППОВОЙ УГЛЕВОДОРОДНЫЙ СОСТАВ БЕНЗИНОВЫХ И КЕРОСИНО-ГАЗОЙЛЕВЫХ ФРАКЦИЙ НЕФТЕЙ ОСНОВНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СССР

Основной метод отделения ароматических углеводородов от парафиновых и нафтеновых и разделения аренов на моно – и полициклические-жидкостная адсорбция хроматография (поглотителем обычно служит так называемый двойной сорбент, содержащий в соотношении 1:1 Аl2О3 и активированной крупнопористый силикагель). Углеводородный состав многокомпонентных нефтяных смесей как узкого, так и широкого диапазона расшифровывают сочетанием хроматографических (в газовой или жидкой фазе), адсорбционных (см. Адсорбционная очистка)и др. методов разделения со спектральными (комбинационное рассеяние, ИК и УФ спектроскопия. ЯМР) и масс-спектрометрическими методами исследований.

Для выделения из нефти и ее фракций гетероатомных соединений и микроэлементов применяют жидкостную экстракцию, комплексообразование их с солями металлов, а также абсорбционные, адсорбционные и хроматографические методы. Для анализа этих соединений используют потенциометрическое титрование, электронную микроскопию, ИК спектроскопию, ЭПР, ЯМР и масс-спектрометрию.

В заключение единой унифицированной программы стандартными методами определяют товарные характеристики нефтяных фракций как топлив и базовых смазочных масел и сырья для вторичных процессов нефтепереработки.

В связи с наметившейся в мире тенденцией дальнейшего углубления переработки нефти все возрастающее значение приобретает ее детализированный а н а л и з, особенно высококипящих фракций и остаточных продуктов (мазутов и гудронов). По схеме углубленного исследования (табл. 7), принятой в СССР, смесь тяжелых углеводородов и остатков, предварительно очищенную от асфальтенов. подвергают адсорбционному разделению с помощью двойного сорбента на парафино-нафтеновые и ароматические улеводороды (с последними удаляются также серосодержащие соединения). Выделенные группы соединений анализируются затем упомянутыми выше методами, из которых самый эффективный-газовая хромато-масс-спектрометрия.

За рубежом наиболее распространена схема детализированного анализа нефтяных смесей, разработанная Американским горным бюро и Американским нефтяным институтом (метод ISBM-API). По этой схеме, наряду с адсорбционным разделением нефтяной смеси на углеводороды, от них также отделяют с применением соответствующей ионообменной и так называемой лигандообменной хроматографии нафтеновые кислоты и азотсодержащие вещества в виде комплексов с различными соединениями.

Табл. 5.-ГРУППОВОЙ УГЛЕВОДОРОДНЫЙ СОСТАВ МАСЛЯНЫХ ФРАКЦИЙ НЕФТЕЙ ОСНОВНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СССР

Результаты исследований закладываются в банки данных информационно-поисковых систем, с помощью которых можно быстро устанавливать типы изучаемых нефть (по физико-химическим характеристикам и сравнению с аналогами), оценивать выходы и свойства любых заданных (по температурам кипения) фракций и др.

Табл. 6.-ГРУППОВОЙ УГЛЕВОДОРОДНЫЙ СОСТАВ БЕНЗИНОВЫХ И КЕРОСИНО-ГАЗОЙЛЕВЫХ ФРАКЦИЙ НЕФТЕЙ НЕКОТОРЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Классификация. Данные, полученные в результате исследований нефти, лежат в основе их различных классификаций. В СССР принята (1981) так называемая технологическая классификация, или индексация (по качеству производимых нефтепродуктов), в соответствии с которой каждой нефть присваивается индекс из пяти цифр. Нефть делят на классы (по содержанию S): 1-не более 0,5%, 2-0,51-2,0%, 3- > 2,0%; типы (по содержанию фракций, выкипающих до 350°С): 1-не менее 55%, 2-45,0-54,9%, 3- 6,00. Используя классификацию, можно составить индекс для любой промышленной нефти. Примеры: туймазинская -2.2.3.3.2, узенская-1.3.3.1.3. Эту классификацию применяют для сортировки нефти при направлении ее на переработку по соответствующей схеме (топливной или масляной), учета качества при планировании добычи, транспорта, хранения и переработки, а также при проектировании новых нефтеперерабатывающих предприятий (НПЗ). За рубежом нефть классифицируют в основном по плотности и содержанию серы.

Подготовка и переработка. Перед поступлением сырой нефти с нефтепромыслов на НПЗ от нее отделяют пластовую воду и минеральные соли. Кроме того, для снижения потерь ценных углеводородов при транспортировании и хранении, а также обеспечения постоянного давления паров нефть при подаче на НПЗ ее подвергают стабилизации, то есть отгоняют пропан-бутановую, а иногда частично и пентановую фракцию углеводородов (см., например, Газы нефтепереработки.

Первичная переработка нефти состоит в ее перегонке, в результате которой, в зависимости от профиля предприятия отбирают так называемые светлые (бензины, керосины, реактивные и дизельные топлива) и темные (мазут, вакуумные дистилляты, гудрон) нефтепродукты. Для увеличения выходов и повышения качества светлых нефтепродуктов, а также получения нефтехимического сырья нефть направляют на вторичную переработку, связанную с изменением структуры входящих в ее состав углеводородов. Удаление нежелательных компонентов (сернистых, смолистых и кислородсодержащих соединений, металлов, а также полициклических ароматических углеводородов) достигается очисткой нефтепродуктов. Для дальнейшего повышения качества полученных нефтепродуктов к ним добавляют специальные вещества.

Влияние группового углеводородного состава нефтепродуктов на их свойства. Преобладание отдельных групп углеводородов в различных фракциях нефти неодинаково сказывается на их товарных свойствах. Так, бензиновые фракции, содержащие значительные количества изопарафиновых и ароматических углеводородов, обладают высоким, а при повышенном количестве парафинов нормального строения – низким октановым числом; последнее увеличивается для изопарафинов с возрастанием разветвленности цепи при одном и том же числе атомов углерода (табл. 8).

Дизельные топлива, в которых преобладают нормальные парафиновые углеводороды, отличаются легкой воспламеняемостью (характеризуемой цетановым числом), ухудшающейся с увеличением в них числа боковых цепей. При одинаковой разветвленности моноциклические нафтены имеют, как правило, более высокие цетановые числа, чем ароматические углеводороды; с возрастанием содержания циклов в молекулах цетановое число снижается (табл. 9). Наиболее трудно воспламеняются ароматические бициклические углеводороды. Однако присутствие значительных количеств Н-парафинов резко ухудшает низкотемпературные свойства дизельных и реактивных топлив. В последних желательно наличие нафтенов, обладающих высокой плотностью и низкой температурой начала кристаллизации. Содержание в реактивных и дизельных топливах ароматических углеводородов необходимо ограничивать, так как они ухудшают фотометрические свойства и увеличивают нагарообразование по сравнению с другими группами углеводородов, особенно парафиновыми.

Высокими индексами вязкости обладают базовые масляные фракции, в состав которых входят преим. нафтены с небольшим содержанием циклов в молекулах и длинными малоразветвленными парафиновыми цепями. Нафтеновые и ароматические углеводороды с относительно высоким содержанием циклов имеют более высокие плотность и вязкость (значительно возрастающую при понижении температуры), чем циклические углеводороды, которые кипят в тех же температурных пределах, но с малым числом циклов (табл. 10).

Применение. нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом балансе: доля ее в общем потреблении энергоресурсов составляет 48% (1985). Однако в перспективе эта доля будет уменьшаться вследствие возрастания применения атомной и иных видов энергии.

В связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической промышленности потребность в нефть увеличивается не только с целью повышения выработки топлив и масел, но и как источника ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, ПАВ, моющих ср-в, пластификаторов, присадок, красителей и др. (более 8% от объема мировой добычи). Среди получаемых из нефть исходных веществ для этих производств наибольшее применение нашли: парафиновые углеводороды-метан, этан, пропан, бутаны, пентаны, гексаны, а также высокомолекулярные (10-20 атомов углерода в молекуле); нафтеновые – циклогексан; ароматические углеводороды – бензол, толуол, ксилолы, этилбензол; олефиновые и диолефиновые – этилен, пропилен, бутадиен; ацетилен.

Истощение ресурсов нефти, рост цен на нее и другие причины вызвали интенсивный поиск заменителей жидких топлив.

Лит.: Наметкин С. С., Химия нефти, М., 1955; Нефти СССР. Справочник, под ред. 3. В. Дриацкой, М. А. Мхчиян, Н. М. Жмыховой, т. 1-4, М., 1971-74; Губкин И. М., Учение о нефти, 3 изд., М., 1975; Нефти и газы месторождений зарубежных странефть Справочник, под ред. В. И. Высоцкого и А. Н. Гусевой, М., 1977; Хант Д., Геохимия и геология нефти и газа, пер. с англ., М., 1982; Камьянов В. Ф., Аксенов В. С, Титов В. И., Гетеро-атомные компоненты нефтей, Новосиб., 1983; Полякова А. А., Молекулярный масс-спектральный анализ органических соединений, М., 1983; Петров А. А., Углеводороды нефти, М., 1984; Химия нефти, под ред. 3. И. Сюняева, Л., 1984; Геодекян А. А., Забанбарк А., Геология и размещение нефтегазовых ресурсов в Мировом океане, М., 1985; Эрих В. Н. Расина М. Г. Рудин М. Г., Химия и технология нефти и газа, 3 изд., Л., 1985; Справочник нефтепереработчика, под ред. Г. А. Ластовкина, Е. Д. Радченко и М. Г. Рудина, Л., 1986; Горная энциклопедия, т. 3, М., 1987, 452-484; Нефть СССР (1917-1987), под ред. В. А. Динкова, М., 1987; Химия нефти и газа, под ред. В. А.Проскурякова, А. Е. Драбкина, Л., 1989

Http://chemport. ru/data/chemipedia/article_2414.html

Поделиться ссылкой: