Основные сведения о нефти

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.

 

1.3. Переработка нефти

 

Как только нефть была добыта с месторождения, ее обрабатывают химикатами и нагревают, чтобы удалить воду и соли, отделить природный газ. После чего нефть хранится в цистернах или же в целой системе сообщающихся цистерн, в которых они и переправляются по миру морем, по автодорогам или по нефтепроводам.

Обычное дистиллирование. Основным звеном переработки нефти считается дистилляция. В США после гражданской войны были запущены более 100 дистилляционных предприятий. Сырая нефть начинает испаряться при температуре, чуть меньшей, чем требуется для кипения воды. Углеводороды, отличающиеся минимальным весом молекул, испаряются еще при низких температурах, тогда как для того, чтобы дистиллировать более крупные молекулы требуется значительно, более высокие температуры. Первым продуктом, получающимся при перегонке нефти, является бензин, за ним отделяются нафтены и керосин. Осадок, остающийся в перегонном аппарате, обрабатывают каустической содой и серной кислотой, после чего продолжают дистилляцию паром. Смазочные вещества и дистиллятное нефтяное топливо получаются на верхних отделениях, воска и асфальт − в нижних отделениях дистиллятора.

В конце XIX века газолин и  нафтены считались ненужным побочным продутом, поскольку в них не было потребности. Спрос на керосин тоже стал постепенно снижаться ввиду  распространения электричества  и использования электрического освещения. С появлением автомобиля спрос на бензин подскочил как  никогда, равно как и спрос  на сырье.

Термическое растрескивание. В попытке увеличить дебит  продуктов, получающихся в результате дистилляции, был разработан метод  термического растрескивания. В процессе растрескивания большие объемы сырой  нефти под высоким давлением  нагревались до высоких температур. В результате крупные молекулы углеводорода расщеплялись на более маленькие, тем  самым процент бензина, получаемого  из сырой нефти, тоже возрастал. Эффективность  процесса была ограничена из−за высокой температуры и давления, необходимых для расщепления, кроме этого в реакционном аппарате оставался слишком значительный коксовый остаток. Это в свою очередь требует использования еще более высоких температур и еще более высокого давления, необходимого для того, чтобы заставить сырую нефть растрескаться. Как раз из−за этого был изобретен процесс коксования, суть которого заключается в рециркуляции жидкостей, этот процесс требует куда больше времени и отличается меньшим процентом коксового остатка.

Алкилирование появилось в 1930 г. В процессе алкилляции маленькие молекулы, полученные методом термического растрескивания, переорганизовываются под действием катализатора. В результате чего образуются молекулы с разветвленной цепью в зоне кипения бензина, обладающие более высокими показателями, например повышенной антидетонационной способность, такой способностью обладает горючее, обеспечивающее работу двигателей современного самолета.

Крекинг. Крекингом называется процесс расщепления углеводородов, содержащихся в нефти, в результате которого образуются углеводороды с  меньшим числом атомов углерода в  молекуле. Выход бензина из нефти  можно значительно увеличить (до 65−70 %) путем расщепления углеводородов с длинной цепью, содержащихся, например, в мазуте, на углеводороды с меньшей относительной молекулярной массой. Такой процесс называется крекингом (от англ. Crack− расщеплять). Крекинг изобрел русский инженер В.Г. Шухов в 1891 г. В 1913 г изобретение Шухова начали применять в Америке. В настоящее время в США 65% всех бензинов получается на крекинг − заводах. На крекинг−заводах углеводороды не перегоняются, а расщепляются. Процесс ведётся при более высоких температурах (до 600^о), часто при повышенном давлении. При таких температурах крупные молекулы углеводородов раздробляются на более мелкие.

Мазут густ и тяжёл, его  удельный вес близок к единице. Это  потому, что он состоит из сложных  и крупных молекул углеводородов. Когда мазут подвергается крекингу, часть составляющих его углеводородов  раздробляется на более мелкие. А из мелких углеводородов как раз и составляются лёгкие нефтяные продукты − бензин, керосин. Мазут − остаток первичной перегонки. На крекинг−заводе он снова подвергается переработке, и из него, так же как из нефти на заводе первичной перегонки, получают бензин, лигроин керосин.

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

При крекинге нефть подвергается химическим изменениям. Меняется строение углеводородов. В аппаратах крекинг−заводов происходят сложные химические реакции. Эти реакции усиливаются, когда в аппаратуру вводят катализаторы. Одним из таких катализаторов является специально обработанная глина. Эта глина в мелком раздробленном состоянии − в виде пыли − вводится в аппаратуру завода. Углеводороды, находящиеся в парообразном и газообразном состоянии, соединяются с пылинками глины и раздробляются на их поверхности. Такой крекинг называется крекингом с пылевидным катализатором. Этот вид крекинга теперь широко распространяется. Катализатор потом отделяется от углеводородов. Углеводороды идут своим путём на ректификацию и в холодильники, а катализатор − в свои резервуары, где его свойства восстанавливаются. Катализаторы − крупнейшее достижение нефтепереработки.

На крекинг−установках всех систем получают бензин, лигроин, керосин, соляр и мазут. Главное внимание уделяют бензину. Его стараются получить больше и обязательно лучшего качества. Каталитический крекинг появился именно в результате долголетней, упорной борьбы нефтяников за повышение качества бензина.

Риформинг − (от англ. Reforming − переделывать, улучшать) промышленный процесс переработки бензиновых и лигроиновых фракций нефти с целью получения высококачественных бензинов и ароматических углеводородов. При этом молекулы углеводородов в основном не расщепляются, а преобразуются. Сырьем служит бензинолигроиновая фракция нефти. С 40−х годов риформинг − каталитический процесс, научные основы которого разработаны Н.Д. Зелинским, а также В.И. Каржевым, Б.Л. Молдавским. Впервые этот процесс был осуществлен в 1940 г в США. Его проводят в промышленной установке, имеющей нагревательную печь и не менее 3−4 реакторов при t 350−520 ⁰ С, в присутствии различных катализаторов: платиновых и полиметаллических, содержащих платину, рений, иридий, германий и др. во избежание дезактивации катализатора продуктом уплотнения коксом, риформинг осуществляется под высоким давлением водорода, который циркулирует через нагревательную печь и реакторы. В результате риформинга бензиновых фракций нефти получают 80−85 % бензин с октановым числом 90−95, 1−2% водорода и остальное количество газообразных углеводородов. Из трубчатой печи под давлением нефть подается в реакционную камеру, где и находится катализатор, отсюда она идет в ректификационную колонну, где разделяется на продукты. Большое значение имеет риформинг для производства ароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилола и др.). Ранее основным источником получения этих углеводородов была коксовая промышленность.

 

Использование нефти.

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ИДЕНТИФИКАЦИЯ  СЫРОЙ  НЕФТИ, ПЕРЕМЕЩАЕМОЙ  ЧЕРЕЗ ТАМОЖЕННУЮ ГРАНИЦУ ТАМОЖЕННОГО  СОЮЗА.

 

2.1. Внешний осмотр.

 Нефть представляет  собой при температуре 20⁰С маслянистую жидкость от светло-коричневого до черного цвета со специфическим запахом.

Мазут представляет собой  при температуре 20⁰С вязкую жидкость, либо вязкую массу.

На основании внешних  признаков можно сделать предположение  о принадлежности товара к нефти, либо мазуту или к иному жидкому  нефтяному топливу.

2.1. Плотность исследуемого  продукта

Плотность является нормируемым  показателем как для нефти, так и для нефтепродуктов.

Согласно научно-технической  информации, характерной для нети является плотность при 20⁰С в интервале от 0,82 до 0,95 г/см³; жидкие топлива, как правило, имеют плотность выше 0,9 г/см³.

Показатель плотности  исследуемой пробы нефти также  является информативности для первоначальной оценки принадлежности товара к нефти, либо к тяжелым нефтепродуктам.