Нефть

Министерство образования и  науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

 

 

 

 

 

 

Реферат

по химии  и материаловедению

на тему:

Нефть

 

 

 

Выполнила студентка группы:

Фт-211603  Корнилова Маша

 

 

Екатеринбург

УрФУ

2011

Оглавление

Введение……………………………………………………………………….…………………….….3

Общая информация…………………………………………………………………………………….3

Происхождение нефти…………………………………………………………………………..……...4

Применение……………………………………………………………………………………………..5

Переработка….………………………………………………………………………………………….5

История отрасли…………………………………………………………………………………...……9

Нефтяные  компании……………………………………………………………………………………10

Заключение……………………………………………………………………………………………...12

Литература………………………………………………………………………………………………12

 

 

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 - это природная горючая маслянистая  жидкость, распространенная в осадочной  оболочке Земли; важнейшее полезное ископаемое. В состав  нефти  входит смесь углеводородов самого разнообразного строения. Современный уровень цивилизации  и технологии был бы немыслим без  той дешевой и обильной энергии, которую предоставляет нам нефть. Сегодня из нее получают различные  продукты: бензин, реактивное топливо, осветительный керосин, дизельное  топливо, мазут.

Нефть – наше национальное богатство, источник могущества России, фундамент ее экономики.

 

Общая информация

Нефть — природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводородов и некоторых других органических соединений. По цвету нефть бывает красно-коричневого, иногда почти чёрного цвета, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная нефть, имеет специфический запах, распространена в осадочных породах Земли. Сегодня нефть является одним из важнейших для человечества полезных ископаемых.

Нефть обнаруживается вместе с газообразными углеводородами на глубинах от десятков метров до 5—6 км. Однако на глубинах свыше 4,5—5 км преобладают  газовые и газоконденсатные залежи с незначительным количеством лёгких фракций. Максимальное число залежей  нефти располагается на глубине 1—3 км. На малых глубинах и при  естественных выходах на земную поверхность  нефть преобразуется в густую мальту, полутвёрдый асфальт и  др. образования — например, битуминозные пески и битумы. Запасы нефти, выявленные специалистами к настоящему времени, составляют порядка 230 миллиардов тонн.

Наибольшее  количество «черного золота» сконцентрировано в недрах Аравийского полуострова. Здесь обнаружено более 50 миллиардов тонн нефти, причем лежит она на небольшой  глубине, отличного качества, и большинство  пробуренных скважин сразу же начинают фонтанировать. Словом, рай  для нефтедобытчиков, да и только.

Наиболее  богата нефтью Саудовская Аравия, на ее долю приходится чуть меньше половины всех запасов Аравийского полуострова. За ней идут Кувейт, Иран, Ирак, ОАЭ.

 

По  химическому составу и происхождению  нефть близка к естественным горючим  газам, озокериту, а также асфальту. Эти ископаемые объединяют под общим  названием петролитов. Петролиты  относят к ещё более обширной группе так называемых каустобиолитов — горючих минералов биогенного происхождения, которые включают также ископаемые твёрдые топлива.

 

Происхождение нефти

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

Наиболее  благоприятные условия для формирования нефти – морские, с так называемым некомпенсированным прогибанием. В  теплых водах, на дне доисторического  моря, веками накапливалась сапропель  – глинистая почва, перемешанная с органическими останками умерших  рыб, водорослей, моллюсков и прочей живности. В ней шла биохимическая  стадия образования нефти. Микроорганизмы при ограниченном доступе кислорода  перерабатывали белки, углеводы и т.д. При этом образовывался метан, углекислый газ, вода и немного углеводородов. Данная стадия происходила в нескольких метрах от дна моря. Затем осадок уплотнился: произошел диагенез. Вследствие природных процессов дно моря опускалось, а сапропель накрывали  материалы, которые из-за природных  разрушений или потоками воды сносились  с гор. Органика попадала в застойные, бескислородные условия. Когда сапропель  опустилась до глубины в 1,5 км, подземная  температура достигла 100°C и стала  достаточной для нефтеобразования. Начинаются химические реакции между  веществами под действием температуры  и давления. Сложные вещества разлагаются  на более простые. Биохимические  процессы затухают. Потом породу должна накрыть соль (в Прикаспийской  впадине ее толщина достигает 4 км) или глина. С увеличением глубины  растет содержание рассеянной нефти. Так, на глубине до 1,5 км идет газообразование, на интервале 1,5-8,5 км идет образование  жидких углеводородов – микронефти – при температуре от 60 до 160°С. А на больших глубинах при температуре 150-200°С образуется метан. По мере уплотнения сапропели микронефть выжимается в  вышележащие песчаники. Это процесс  первичной миграции. Затем под  влиянием различных сил микронефть перемещается вверх по наклону. Это  вторичная миграция, которая является периодом формирования самого месторождения.

Весь  процесс занимает сотни миллионов  лет.

Применение

Непосредственно сырая нефть практически не применяется (сырая нефть наряду с нерозином  применяется для пескозащиты - закрепления  барханных песков от выдувания ветром при строительстве ЛЭП и трубопроводов). Для получения из неё технически ценных продуктов, главным образом  моторных топлив, растворителей, сырья  для химической промышленности, её подвергают переработке. Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом балансе: доля её в общем потреблении  энергоресурсов составляет 48 %. В перспективе  эта доля будет уменьшаться вследствие возрастания применения атомной  и иных видов энергии, а также  увеличения стоимости и уменьшения добычи.

  В связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической промышленности, потребность в нефти увеличивается не только с целью повышения выработки топлив и масел, но и как источника ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, моющих средств, пластификаторов, присадок, красителей и др. (более 8 % от объёма мировой добычи). Среди получаемых из нефти 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; ароматические углеводороды — бензол, толуол, ксилолы, этилбензол; олефиновые и диолефиновые — этилен, пропилен, бутадиен; ацетилен. Нефть уникальна именно комбинацией качеств: высокая плотность энергии (на тридцать процентов выше, чем у самых качественных углей), нефть легко транспортировать (по сравнению с газом или углём, например), наконец, из нефти легко получить массу вышеупомянутых продуктов. Истощение ресурсов нефти, рост цен на неё и др. причины вызвали интенсивный поиск заменителей жидких топлив.

 

Переработка

Перегонка нефти

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

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

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

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

В конце XVIII столетия была изобретена лампа. С появлением ламп увеличился спрос  на керосин. Когда братья Дубины построили  в Моздоке нефтеперегонный завод, свой керосин, называющийся тогда фотогеном, они отправляли в Россию. И первый, и второй, и все последующие  нефтеперегонные заводы получали бензин, керосин и другие продукты выпариванием нефти.

Завод Дубининых был очень прост. Котел  в печке, из котла идет труба через  бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой — холодильник, пустая бочка — приемник для керосина.

На  современном заводе вместо котла  устраивается ложная трубчатая печь. Вместо трубки для конденсации и  разделения паров сооружаются огромные ректификационные колонны. А для  приема продуктов перегонки выстраиваются  целые городки резервуаров.

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

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

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

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

Нефтяники нашли способ перегонки нефти  без разложения углеводородов.

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

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

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

 На этом  законе основана перегонка в  вакууме, т. е. при пониженном  давлении. На современных заводах  нефть перегоняется или под  атмосферным давлением, или под  вакуумом, чаще всего заводы состоят  из двух частей — атмосферной  и вакуумной. Такие заводы так  и называются атмосферно-вакуумные.  На этих заводах получаются  одновременно все продукты: бензин, лигроин, керосин, газойль, смазочные масла и нефтяной битум. Неиспарившихся частей при такой перегонки остается гораздо меньше, чем при атмосферной.

Дружнее происходит испарение нефти, когда  в установку вводится пар.

 Сложна  и интересна работа ректификационной  колонны. В этой колонне происходит  не только разделение веществ  по их температурам кипения,  но одновременно производится  дополнительное многократное кипячение  конденсирующейся жидкости.

Колонны делаются очень высокими — до 40 м. Внутри они разделяются горизонтальными  перегородками — тарелками —  с отверстиями. Над отверстиями  устанавливаются колпачки. Смесь  углеводородных паров из печи поступает  в нижнюю часть колонны. Навстречу  неиспарившемуся остатку нефти  снизу колонны подается перегретый пар. Этот пар прогревает неиспарившийся остаток и увлекает с собой  все легкие углеводороды вверх колонны. В нижнюю часть колонны стекает  освобожденный от легких углеводородов  тяжелый остаток — мазут, а  пары одолевают тарелку за тарелкой, стремясь к верху колонны.

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

Температура паров выше температуры соляра, и  соляр снова кипит.

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

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

 В колоннах  бывает 30-40 тарелок, разделенных  на секции. Через все тарелки  проходят пары, на каждой они  пробулькивают через слой сконденсировавшихся  паров и в промежутках между  ними встречают падающие с  верхней тарелки капли лишнего,  не убравшегося на верхнюю  тарелку конденсата.

В колонне непрерывно идет сложная, кропотливая  работа. Углеводороды собираются в  секциях по температурам кипения. Для  каждой группы углеводородов в колонне  имеются свои секции и свой выход.

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

Когда они соберутся вместе, они из колонны  выходят в холодильник, а из холодильника — в приемник.

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

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

 

Крекинг нефти.

 

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