Нефть - это топливо или химическое сырье

 
 

Содержание. 

1. Введение.
2. Что значит для нас нефть.
3. Насколько наше будущее связано с нефтью.
4. Нефть. Что это такое? Откуда она берется? Как мы ее используем?
5. Нефтепродукты.
6. Переработка «черного золота».
7. Переработка «черного золота».
8. Фракционирование нефти.
9. Молекулы, из которых состоит нефть.
10. Нефть как источник энергии.
11. Энергия: прошлое, настоящее и будущее.
12. Энергия и ископаемые топлива.
13. Изменение молекулярных структуры топлив.
14. Получение из нефти полезных материалов и веществ.
15. Типы молекул, которые служат «кирпичиками» для построения многих полезных материалов.
16. Новые горизонты. Химия нефти и природного газа.
17. Чем можно заменить нефть?
18. Альтернативные источники энергии.
19. Альтернативные источники сырья для химической промышленности.
20. Подведем итоги. Что ожидает нефть в будущем?
21. «Томскнефть» страницы истории(1966-2006).
22. Во имя будущих свершений(1966-1970).
23. Время активных дней(1997-2006).
24. Немного про нашу Западно-Сибирскую провинцию.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение. 

           Без нефти нельзя представить  себе современную жизнь человечества. Продукт переработки нефти –  бензин – обеспечивает энергией  почти каждый из имеющихся  в мире автомобилей, которые  используются как горючее для  обеспечения теплом и электричеством  почти каждого дома и большинства  промышленных процессов.                                                                           

Нефть служит сырьем для получения почти всего  того, что мы ежедневно используем. Спор о том, что лучше: сжигать нефть или ее перерабатывать – отражает два важнейших пути ее использования – в качестве горючего и в качестве исходного сырья для получения множества материалов.                       

 Крайне важно решить, как использовать нефть в будущем. Поскольку ее запасы не пополняются, а потребление нефти все время возрастает, то возникает вопрос: насколько нам ее хватит?                                                      

 В более широком плане вопрос, можно сформулировать так: какие особенности состава и химического строения нефти делают ее настолько не незаменимой? Иначе говоря, должны ли мы как-то по-иному использовать нефть, учитывая то, что это неминуемо повлечет за собой изменение всего нашего образа жизни 
 
 
 
 
 
 
 

Что значит нефть для нас?

Изложить все, что производится из нефти, практически  невозможно. И это несмотря на то, что большая ее часть тратится в виде топлива. Остановимся поэтому  только на некоторых материалах, которые  прямо или косвенно получают из нефти. 
 

Насколько наше будущее связано с нефтью?

Из 18 миллионов  баррелей нефти. Большую часть всего  этого потребляют промышленность и  грузовые перевозки. А не частные  лица.                       Большая часть ее попросту как топливо сгорает, превращаясь в тепло и электричество, и используется как топливо в двигателях транспортных средств. Из остальной нефти получают из пластмассы, волокна, синтаксические витамины и многие другие жизненно необходимые вещи. Одним словом, нефть – важнейшая, в настоящее время незаменимое компонента нашего образа жизни. 87% нефти сжигается и 13% - в 6 с лишним раз меньше – идет на другие цели.                                                                                                                         Дмитрий Иванович Менделеев, русский ученый, приложивший периодическую систему элементов, отмечая исключительную ценность нефти именно как исходного сырья для промышленности, говорил,  что сжигать нефть это все равно, что топить ассигнациями. Однако доступность нефти, легкость ее хранения и использования в качестве горючего привели к тому, что на практике победила другая точка зрения.                                                                       И все же, несомненно, наступит такое время, когда все мы столкнемся с необходимостью пересмотра существующего положения. Когда это понадобится – зависит от величины запасов, путей использования этого сырья и от того, появятся другие варианты. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Нефть. Что это такое? Откуда берется нефть?

Как мы ее используем?

Нефть часто  называют «черным золотом». Она представляет собой маслянистую жидкость, окрашенной от светло желтого до черного цвета в зависимости от месторождения, где ее добывают. Название нефть получила от персидского слова «нафта» - «вытекающая», «просачивающаяся». Это связано с тем, что иногда в нефтяных районах достаточно было вырыть яму, чтобы в нее просочилась нефть. Источником происхождения нефти являются остатки растений и животных, скопившиеся на дне мелководных морей и из заливов в прошлые геологические эпохи и перекрытые в дальнейшем слоями осадочных пород. В большинстве случаев нефтяные залежи располагаются на глубине 900-2300 метров.

Мировые разведанные  запасы нефти составляют 90-95 млрд. тонн. По прогнозам специалистов ресурсы Земли составляют 250 млрд. тонн нефти.

Плотность нефти 0,82-0,90 г/см³.

В составе  нефти различают углеводородную часть, неуглеводородную часть, минеральные  примеси.

Углеводородная часть нефти представляет собой раствор газообразных и твердых углеводородов в смеси жидких углеводородов. Углеводороды могут иметь линейное и разветвленное строение.

Кроме того, встречаются  предельные циклические углеводороды – так называемые нафтены и ароматические углеводороды.

Температура кипения входящих состав нефти углеводородов  может быть довольно высокой.

В неуглеводородную часть нефти входят органические соединения, содержащие атомы кислорода, азота и серы.

Минеральными  примесями являются различные соли, перешедшие в нефть из грунтовых вод, механические примеси песка и глины, эмульсия воды.

Нефть часто  называют «черным золотом». Основное различие между алюминиевой, медной, железной руд – в строении молекул. Нефть – это смесь сотен веществ обладающих двумя важными общими свойствами. Во-первых, они богаты энергией, которая высвобождается в результате сжигания. Во-вторых, эти молекулы  можно химически связывать друг с другом или трансформировать самым различным образом и получать при этом громадное множество полезных веществ. Химики получают из небольших молекул нефти большие молекулы цепочного строения, которые используются для производства пленок, тканей, синтетического каучука, всех видов пластмасс.  

Также превращает нефть в душистые и взрывчатые вещества, лекарства. Для химиков  нефть всегда была более интересным веществом, чем можно было бы предположить исходя из ее невзрачного вида.  

Переработка «черного золота». 

Нефть, выкачиваемая из Земли, называется «сырой». Это –  зеленовато – коричневая или черная жидкость, которая в одних случаях легко текуча, льется как вода, а в других – весьма вязкая жидкость.

Переработка нефти включает три этапа: подготовку, первичную и вторичную переработку.

На подготовительном этапе извлеченную из недр нефть  очищают от механических примесей и от растворенных солей и воды. Перед транспортировкой  из нефти выделяют растворенные в ней попутные газы. Этот процесс называется стабилизацией. Если не выделить из нефти растворенные в ней газообразные углеводороды, то они будут выделяться при транспортировке. А это может привести к пожару.

Первичная переработка  нефти заключается в разделении ее путем перегонки на фракции, имеющие различные интервалы температур кипения. Первичная переработка осуществляется в две ступени. Первая ступень прямой перегонки нефти проводится при атмосферном давлении, вторая – под вакуумом. Перед перегонкой нефть нагревается в специальных трубчатых печах, затем она поступает в ректификационную колонну, продуваемую перегретым паром. В этой колонне и происходит разделение нефти  на отдельные фракции. Более легкокипящие фракции собираются в верхней части колонны, а фракции имеющие высокие температуры кипения, – в нижней части колонны.(вставить колонну)

После прямой перегонки нефти, проводимой под  атмосферным давлением, остается тяжелая  фракция – мазут. Для разделения мазута проводят перегонку под вакуумом.

Первичная переработка  нефти осуществляется физическим методом, основанном на различии в температурах кипения веществ. Никаких химических процессов при этом не происходит. 
 

       

   
 

Состав продуктов прямой перегонки нефти на нефтеперерабатывающем заводе г.Стрежевого

 
 
 
 
 

Как видно, на этапе первичной переработки нефти выход бензина до 40%применяют каталитический крекинг нефти. Это вторичная переработка нефти, в основе которой лежат химические реакции.

Крекинг –  процесс высокотемпературной переработки нефтяного сырья, приводящий к получению углеводородов с меньшей молекулярной массой. Крекинг нефти проводят при температуре 480-490^оС и давлении 0,1-0,2 МПа с использованием алюмосиликатного катализатора. В ходе крекинга происходит разрыв С-С связей в молекулах предельных углеводородов, при этом из каждой молекулы получается две молекулы, одна из которых относится к алканам, а другая – к алкенам.

Кроме того, на поверхности катализатора осуществляются дегидрирование углеводородов и  их полимеризация. В результате этих процессов образуется кокс. Отложение  кокса на катализаторе приводит к  потере активности катализатора.

Для восстановления активности катализатора его пропускают через регенератор, где он обжигается. Обожженный катализатор, восстановивший свои каталитические свойства, снова поступает в реактор. За счет циркуляции катализатора и его обжига процесс крекинга осуществляется непрерывно.

           
 
 
 
 
 
 

  
 

  Циркуляция катализатора в процессе крекинга. 

 
 
 
 

Риформинг –  каталитический процесс переработки бензиновых фракций прямой перегонки, приводящий к увеличению в составе бензина доли ароматических углеводородов. Процесс ведется при температуре 470-520^оС и давлением в 2-8 МПа. В качестве катализатора часто используется платина.