Природні джерела вуглеводнів. Переробка нафти

ПРИРОДНІ ДЖЕРЕЛА ВУГЛЕВОДОРОДІВ

Вуглеводні всі такі різні -
Рідкі та тверді, та газоподібні.
Чому так багато їх у природі?
Справа в ненаситному вуглеці.

Справді, цей елемент, як ніякий інший, “ненаситний”: він і прагне утворювати то ланцюга, прямі і розгалужені, то кільця, то сітки з безлічі своїх атомів. Звідси безліч сполук атомів вуглецю і водню.

Вуглеводні – це природний газ – метан, та інший побутовий горючий газ, яким наповнюють балони – пропан С 3 Н 8 . Вуглеводні - це і нафта, і бензин, і гас. А ще - органічний розчинник С 6 Н 6 парафін, з якого зроблені новорічні свічки, вазелін з аптеки і навіть поліетиленовий пакетдля упаковки продуктів.

Найважливішими природними джерелами вуглеводнів є корисні копалини – кам'яне вугілля, нафту, газ.

КАМ'ЯНЕ ВУГІЛЛЯ

На земній кулі відомо більше 36 тисячвугільних басейнів та родовищ, які в сукупності займають 15% території земної кулі. Вугільні басейни можуть тягтися на тисячі кілометрів. Усього загальногеологічні запаси вугілля на земній кулі становлять 5 трлн. 500 млрд. тонн, у тому числі розвідані родовища - 1 трлн. 750 млрд. тонн.

Розрізняють три основні види копалин вугілля. При горінні бурого вугілля антрациту - полум'я невидиме, згоряння бездимне, а кам'яне вугілля при горінні видає гучний тріск.

Антрацит- Найдавніший з копалин вугілля. Відрізняється великою щільністю та блиском. Містить до 95% вуглецю.

Кам'яне вугілля– містить до 99% вуглецю. З усіх копалин вугілля знаходить найширше застосування.

Буре вугілля– містить до 72% вуглецю. Має коричневий колір. Як наймолодший з викопних вугілля, часто зберігає сліди структури дерева, з якого він утворився. Відрізняється великою гігроскопічністю та високою зольністю ( від 7% до 38%),тому використовується лише як місцеве паливо та як сировина для хімічної переробки. Зокрема, шляхом його гідрогенізації отримують цінні види рідкого палива: бензин та гас.

Вуглець основна складова частина кам'яного вугілля( 99% ), бурого вугілля ( до 72%).

Походження назви вуглець, тобто “вугілля, що народжує”. Аналогічно і латинська назва "карбонеум" в основі містить корінь карбо-вугілля. Як і нафта, кам'яне вугілля міститьорганічних речовин. Крім органічних речовин, до його складу входять і неорганічні речовини, такі як вода, аміак, сірководень і, звичайно ж, сам вуглець – вугілля. Одним із основних способів переробки кам'яного вугілля є коксування – прожарювання без доступу повітря. В результаті коксування, яке проводять при температурі 1000 0 С, утворюється:

Коксовий газ– до його складу входять водень, метан, чадний та вуглекислий газ, домішки аміаку, азоту та інших газів.

Кам'яновугільна смола – містить кілька сотень різних органічних речовин, у тому числі бензол та його гомологи, фенол та ароматичні спирти, нафталін та різні гетероциклічні сполуки.

Надсмольна чи аміачна вода - Містить, як ясно з назви, розчинений аміак, а також фенол, сірководень та інші речовини.

Кокс- Твердий залишок коксування, практичний чистий вуглець.

Кокс використовується у виробництві чавуну та сталі, аміак - у виробництві азотних та комбінованих добрив, а значення органічних продуктів коксування важко переоцінити. Яка ж географія поширення цієї корисної копалини?

Основна частина вугільних ресурсів посідає північну півкулю – Азію, Північну Америку, Євразію. Які ж країни виділяються за запасами та видобутком вугілля?

Китай, США, Індія, Австралія, Росія.

Головними експортерами вугілля є країни.

США, Австралія, Росія, ПАР.

Основні центри імпорту.

Японія, Зарубіжна Європа.

Це дуже екологічно брудне паливо. При видобутку вугілля відбуваються вибухи та займання метану, виникають певні проблеми, пов'язані з довкіллям.

Забруднення навколишнього середовища – це будь-яка небажана зміна стану цього середовища внаслідок господарської діяльності. Це і при видобутку з корисними копалинами. Уявімо ситуацію в районі видобутку вугілля. Разом з вугіллям на поверхню піднімається величезна кількість порожньої породи, яку через непотрібність просто відправляють у відвали. Поступово утворюються терикони– величезні, за десятки метрів заввишки, конусоподібні гори порожньої породи, що спотворюють вигляд природного ландшафту. А чи все вугілля, підняте на поверхню, обов'язково буде вивезене споживачеві? Звичайно, ні. Адже процес негерметичний. Величезна кількість вугільного пилу осідає на поверхню землі. В результаті змінюється склад грунтів, ґрунтових вод, що неминуче вплине на тварину та рослинний світрайону.

Вугілля містить радіоактивний вуглець - С, але після спалювання палива небезпечна речовина разом з димом потрапляє у повітря, воду, ґрунт, спікається у шлак чи золу, яка використовується для виробництва будівельних матеріалів. В результаті, в житлових будинкахстіни та перекриття "фонять" і становлять загрозу для здоров'я людини.

НАФТА

Нафта відома людству з давніх часів. На березі Євфрату вона добувалась

6-7 тис. років до зв. е . Використовувалася вона для освітлення житла, для приготування будівельних розчинів, як ліки та мазі, при бальзамуванні. Нафта в стародавньому світі була грізною зброєю: вогняні річки лилися на голови фортечних стін, що штурмували, палаючі стріли, змочені в нафті, летіли в обложені міста. Нафта була складовоюзапального засобу, що увійшов до історії під назвою "грецького вогню".У середні віки вона використовувалася головним чином для освітлення вулиць.

Нафтогазоносних басейнів розвідано більше 600, розробляється 450 , а загальне числонафтових родовищ сягає 50 тисяч.

Розрізняють легку та важку нафту. Легку нафту витягують із надр насосами або фонтанним способом. З такої нафти роблять здебільшого бензин та гас. Тяжкі сорти нафти іноді видобувають навіть шахтним способом (у Республіці Комі), і готують із неї бітум, мазут, різні олії.

Нафта найбільш універсальне, висококалорійне паливо. Її видобуток відрізняється відносною простотою та дешевизною, адже при видобутку нафти немає потреби опускати під землю людей. Транспортування нафти трубопроводами не становить великої проблеми. Головний недолік цього виду палива – невисока ресурсозабезпеченість (близько 50 років ) . Загальногеологічні запаси дорівнюють 500 млрд. тонн, у тому числі розвідані 140 млрд. тонн .

У 2007 Цього року російські вчені довели світовій спільноті, що підводні хребти Ломоносова і Менделєєва, які знаходяться в Північному Льодовитому океані, є шельфовою зоною материка, а отже належать Російській Федерації. Про склад нафти, її властивості розповість учитель хімії.

Нафта – це “потік енергії”. За допомогою лише 1мл її можна нагріти на один градус ціле відро води, а щоб закип'ятити відерний самовар, потрібно менше половини склянки нафти. За концентрацією енергії в одиниці обсягу нафту посідає перше місце серед природних речовин. Навіть радіоактивні руди що неспроможні конкурувати із нею цьому плані, оскільки вміст них радіоактивних речовин настільки малі, що з вилучення 1мг. ядерного палива треба переробити тонни гірських порід.

Нафта – це не лише основа паливно-енергетичного комплексу будь-якої держави.

Тут доречно відомі слова Д. І. Менделєєва Спалювати нафту - це те, що топити піч асигнаціями”. У кожній краплі нафти міститься більше 900 різних хімічних сполукбільше половини хімічних елементів періодичної системи. Це справді диво природи, основа нафтохімічної промисловості. Приблизно 90% всієї нафти, що видобувається, використовується як паливо. Незважаючи на “ свої 10%” , нафтохімічний синтез забезпечує отримання багатьох тисяч органічних сполук, які задовольняють насущні потребисучасного суспільства. Недарма люди шанобливо називають нафту “чорним золотом”, “кров'ю Землі”.

Нафта - масляниста темно-коричнева рідина з червонуватим або зеленим відтінком, іноді чорна, червона, синя або світла і навіть прозора з характерним різким запахом. Буває нафта біла чи безбарвна, як вода (наприклад, у Суруханському родовищі Азербайджані, деяких родовищах Алжирі).

Склад нафти неоднаковий. Але всі вони зазвичай містять вуглеводні трьох видів - алкани (переважно нормальної будови), циклоалкани та ароматичні вуглеводні. Співвідношення цих вуглеводнів у нафти різних родовищ буває різне: наприклад, нафту Мангишлака багата алканами, а нафту у районі Баку – циклоалканами.

Основні запаси нафти знаходяться у північній півкулі. Усього 75 країн світу видобувають нафту, але 90% її видобутку посідає частку всього 10 країн. Біля ? світових запасів нафти посідає країни, що розвиваються. (Учитель називає та показує на карті).

Основні країни виробники:

Саудівська Аравія, США, Росія, Іран, Мексика.

Водночас більше 4/5 споживання нафти посідає частку економічно розвинених країн, які є головними країни-імпортери:

Японія, Зарубіжна Європа, США.

Нафта у сирому вигляді ніде немає, а знаходять застосування продукти нафтопереробки.

Переробка нафти

Сучасна установка складається з печі для нагрівання нафти та колони ректифікації, де нафта поділяється на фракції –окремі суміші вуглеводнів відповідно до їх температур кипіння: бензин, лігроїн, гас. У печі є згорнута в змійовик довга труба. Пекти обігрівається продуктами згоряння мазуту або газу. У змійовик безперервно подається нафта: там вона нагрівається до 320 - 350 0 Сі у вигляді суміші рідини та пари надходить у колону ректифікації. Ректифікаційна колона – це сталевий циліндричний апарат заввишки близько 40м. Вона має всередині кілька десятків горизонтальних перегородок із отворами – так звані тарілками. Пари нафти, надходячи в колону, піднімаються нагору і проходять через отвори в тарілках. Поступово охолоджуючись при своєму русі вгору, вони частково зріджуються. Вуглеводні менш леткі зріджуються вже на перших тарілках, утворюючи газойлеву фракцію; більш леткі вуглеводні збираються вище та утворюють гасову фракцію; ще вище – лігроїнову фракцію. Найбільш леткі вуглеводні виходять у вигляді пари з колони і після конденсації, утворюють бензин. Частина бензину подається назад у колону для “зрошення”, що сприяє кращому режиму роботи. (Запис у зошити). Бензин - містить вуглеводні С5 - С11, що киплять в інтервалі від 40 0 ​​С до 200 0 С; лігроїн - містить вуглеводні С8 - С14 з температурою кипіння від 120 0 С до 240 0 С; гас - містить вуглеводні С12 - С18, що киплять при температурі від 180 0 С до 300 0 С; газойль - містить вуглеводні С13 - С15, відганяють при температурі від 230 0 С до 360 0 С; мастила-С16 - С28, кип'ятять при температурі 350 0 С і вище.

Після відгону з нафти світлих продуктів залишається в'язка чорна рідина - мазут. Він є цінною сумішшю вуглеводнів. З мазуту шляхом додаткової перегонки отримують мастила. Частину мазуту, що не переганяється, називають гудроном, який використовується в будівництві і при асфальтуванні доріг. (Демонстрація фрагмента відеофільму). Найбільш цінною фракцією прямої перегонки є бензин. Проте вихід цієї фракції вбирається у 17-20% від маси сирої нафти. Виникає проблема: як задовольнити усі зростаючі потреби суспільства в автомобільному та авіаційному паливі? Рішення було знайдено наприкінці 19 століття російським інженером Володимиром Григоровичем Шуховим. У 1891 році він вперше здійснив промисловий крекінггасової фракції нафти, що дозволило збільшити вихід бензину до 65-70% (у розрахунку сиру нафту). Тільки за розробку процесу термічного крекінгу нафтопродуктів вдячне людство золотими літерами вписало ім'я цієї унікальної людини в історію цивілізації.

Отримані в результаті ректифікації нафти продукти піддають хімічній переробці, що включає низку складних процесів. Розрізняють кілька видів крекінгу: термічний, каталітичний, крекінгу високого тиску, відновлювальний. Термічний крекінг полягає у розщепленні молекул вуглеводнів з довгим ланцюгом на більш короткі під дією високої температури (470-550 0 C). У процесі цього розщеплення поряд з алканами утворюються алкени:

В даний час найбільш поширеним є каталітичний крекінг. Він проводиться при температурі 450-500 0 С, але з більшою швидкістю і дозволяє отримувати бензин вищої якості. В умовах каталітичного крекінгу поряд з реакціями розщеплення йдуть реакції ізомеризації, тобто перетворення вуглеводнів нормальної будови на вуглеводні розгалужені.

Ізомеризація впливає якість бензину, оскільки наявність розгалужених вуглеводнів сильно підвищує його октанове число. Крекінг відносять до так званих вторинних процесів нафтопереробки. До вторинних відносять і низку інших каталітичних процесів, наприклад, риформінг. Ріформінг– це ароматизація бензинів шляхом нагрівання їх у присутності каталізатора, наприклад, платини. У цих умовах алкани і циклоалкани перетворюються на ароматичні вуглеводні, внаслідок чого октанове число бензинів також значно підвищується.

Екологія та нафтопромисел

Для нафтохімічного виробництва особливо актуальна проблема довкілля. Видобуток нафти пов'язані з витратами енергії та забрудненням довкілля. Небезпечним джерелом забруднення Світового океану є морський нафтовидобуток, а також Світовий океан забруднюється при транспортуванні нафти. Кожен із нас бачив по телевізору наслідки аварій нафтоналивного танкера. Чорні, покриті шаром мазуту берега, чорний прибій, дельфіни, що задихаються, Птахи, крила яких у в'язкому мазуті, люди в захисних костюмах, що збирають нафту лопатами і відрами. Хочу навести дані серйозної екологічної катастрофи, що сталася у Керченській протоці у листопаді 2007 року. У воду потрапили 2 тисячі тонн нафтопродуктів та близько 7 тисяч тонн сірки. Найбільше через катастрофу постраждали коса Тузла, що знаходиться на стику Чорного та Азовського морів, та коса Чушка. Після аварії мазут осел на дно із-за чого загинула дрібна черепашка-серцевидка-основна їжа мешканців моря. На відновлення екосистеми піде 10 років. Загинуло понад 15 тисяч птахів. Літр нафти, потрапивши у воду, розтікається її поверхнею плямами площею 100 кв.м. Нафтова плівка, хоч і дуже тонка, утворює непереборну перешкоду на шляху кисню з атмосфери у водну товщу. В результаті порушується кисневий режим та океан "задихається".Гине планктон, що є основою харчового ланцюга океану. В даний час нафтовими плямами покрито вже близько 20% площі Світового океану, і площа, уражена нафтовим забрудненням, зростає. Крім того, що нафтовою плівкою покритий Світовий океан, ми можемо спостерігати її і на суші. Наприклад, на нафтових родовищах Західного Сибіруна рік проливається нафти більше, ніж уміщує танкер – до 20 млн. тонн. Близько половини цієї нафти потрапляє на землю внаслідок аварій, решта – “планові” фонтани та виток при запуску свердловин, розвідувальному бурінні, ремонті трубопроводів. Найбільша площа нафтозабруднених земель, за даними Комітету з довкілля Ямало-Ненецького автономного округу, припадає на Пуровський район.

ПРИРОДНИЙ І ПОПУТНИЙ НАФТОВОЇ ГАЗИ

У природному газі містяться вуглеводні з низькою молекулярною масою, основними компонентами є метан.

За своїми властивостями природний газ як паливо перевершує навіть нафту, він більш калорінний. Це наймолодша галузь паливної промисловості. Газ ще простіше видобувають та транспортують. Це найекономічніше з усіх видів палива. Є, щоправда, і недоліки: складне міжконтинентальне транспортування газу. Танкери – метанавози, що перевозять газ у зрідженому стані є виключно складними дорогими конструкціями.

Застосовується як: ефективного палива, сировини в хімічній промисловості, у виробництві ацетилену, етилену, водню, сажі, пластмаси, оцтової кислоти, барвників, медикаментів та ін. видобутку.

У нафтовому газі міститься менше метану, але більше пропану, бутану та інших вищих вуглеводнів. А де газ видобувається? Понад 70 країн світу мають промислові запаси газу. Причому, як і у випадку з нафтою, дуже великі запаси мають країни, що розвиваються. Але видобуток газу ведуть переважно розвинені країни. Вони мають змогу його використання чи спосіб продавати газ іншим країнам, що з ними однією материку. Міжнародна торгівля газом менш активна, ніж торгівля нафтою. На міжнародному ринок надходить близько 15% газу, що видобувається у світі. Майже 2/3 світового видобутку газу дають Росія та США. Безперечно провідним регіоном газовидобутку не лише нашої країни, а й у світі є Ямало-Ненецькийавтономний округ

, де ця галузь розвивається вже 30 років Наше місто Новий Уренгой по праву визнане газовою столицею. До найбільших родовищ належать Уренгойське, Ямбурзьке, Ведмеже, Заполярне. Уренгойське родовище включено до "Книги рекордів Гіннеса". Запаси та видобуток родовища унікальні. Розвідані запаси перевищують 10 трлн. м 3 з моменту експлуатації вже видобуто 6 трлн. м3. У 2008 році ВАТ "Газпром" планує видобути на Уренгойському родовищі 598 млрд. м3 "блакитного золота".

Газ та екологія

Нафта, газ, кам'яне вугілля – це цінна сировина для хімічної промисловості. У недалекому майбутньому їм буде знайдено заміну паливно-енергетичного комплексу нашої країни. В даний час вчені ведуть пошук шляхів використання енергії сонця та вітру, ядерного палива з метою повної заміни нафти. Найбільш перспективним видом палива майбутнього є водень. Скорочення використання нафти в теплоенергетиці – шлях як до раціональнішому її застосуванню, до збереження цієї сировини майбутніх поколінь. Вуглеводнева сировина повинна використовуватися тільки в переробній промисловості для отримання різноманітної продукції. На жаль, ситуація поки не змінюється, і до 94% нафти, що видобувається, служить паливом. Д. І. Менделєєв мудро говорив: “Спалювати нафту – те саме, що топити піч асигнаціями”.

Найважливіші природні джерела вуглеводнів нафту , природний газ і кам'яне вугілля . Вони утворюють багаті родовища різних районах Землі.

Раніше видобуті природні продукти застосовувалися як паливо. В даний час розроблені та широко застосовуються методи їх переробки, що дозволяють виділяти цінні вуглеводні, які використовуються як високоякісне паливо, і як сировина для різних органічних синтезів. Переробкою природних джерел сировини нафтохімічна промисловість . Розберемо основні способи переробки природних вуглеводнів.

Найцінніше джерело природної сировини – нафту . Вона є маслянистою рідиною темно-бурого або чорного кольору з характерним запахом, практично нерозчинною у воді. Щільність нафти становить 0,73-0,97 г/см 3 .Нафта – складна суміш різних рідких вуглеводнів, у яких розчинені газоподібні та тверді вуглеводні, причому склад нафти з різних родовищ може відрізнятись. У різному співвідношенні у складі нафти можуть бути присутні алкани, циклоалкани, ароматичні вуглеводні, а також кисень-, сірку- і азотовмісні органічні сполуки.

Сира нафта практично не застосовується, а переробляється.

Розрізняють первинну переробку нафти (перегонку ), тобто. поділ її на фракції з різними температурами кипіння, та вторинну переробку (крекінг ), у процесі якої змінюють структуру вуглеводню-

дов, що входять до її складу.

Первинна переробка нафтизаснована на тому, що температура кипіння вуглеводнів тим більше, чим більше їх молярна маса. До складу нафти входять сполуки із температурами кипіння від 30 до 550°С. В результаті перегонки нафту поділяють на фракції, що киплять за різної температури і містять суміші вуглеводнів з різною молярною масою. Ці фракції знаходять різноманітне застосування (див. таблицю 10.2).

Таблиця 10.2. Продукти первинної переробки нафти.

Фракція Температура кипіння, °С склад Застосування
Зріджений газ <30 Вуглеводні З 3 -З 4 Газоподібне паливо, сировина для хімічної промисловості
Бензинова 40-200 Вуглеводні С 5 – С 9 Авіаційне та автомобільне паливо, розчинник
Лігроінова 150-250 Вуглеводні З 9 – З 12 Паливо для дизельних двигунів, розчинник
Гасова 180-300 Вуглеводні З 9 -З 16 Паливо для дизельних двигунів, побутове паливо, освітлювальне пальне
Газойльова 250-360 Вуглеводні З 12 -З 35 Дизельне паливо, сировина для каталітичного крекінгу
Мазут > 360 Вищі вуглеводні, О-,N-,S-,Ме-вмісні речовини Паливо для котелень та промислових печей, сировина для подальшої перегонки

Перед мазуту припадає близько половини маси нафти. Тому його також піддають термічній переробці. Щоб запобігти розкладу, мазут переганяють при зниженому тиску. При цьому отримують кілька фракцій: рідкі вуглеводні, які застосовуються як мастил ; суміш рідких та твердих вуглеводнів – вазелін , що використовується при приготуванні мазей; суміш твердих вуглеводнів – парафін , що йде на виробництво гуталіну, свічок, сірників та олівців, а також для просочення деревини; нелеткий залишок - гудрон , що використовується для отримання дорожніх, будівельних та покрівельних бітумів.

Вторинна переробка нафтивключає хімічні реакції, що змінюють склад та хімічну будову вуглеводнів. Її різновид-

ти - термічний крекінг, каталітичний крекінг, каталітичний риформінг.

Термічному крекінгузазвичай піддають мазут та інші важкі фракції нафти. При температурі 450-550°С і тиску 2-7 МПа відбувається розщеплення за вільнорадикальним механізмом молекул вуглеводнів на фрагменти з меншим числом атомів вуглецю, причому утворюються граничні та ненасичені сполуки:

З 16 Н 34 ¾® З 8 Н 18 + З 8 Н 16

C 8 H 18 ¾®C 4 H 10 +C 4 H 8

Цим способом одержують автомобільний бензин.

Каталітичний крекінгпроводять у присутності каталізаторів (зазвичай алюмосилікатів) при атмосферному тискута температурі 550 - 600°С. При цьому з гасової та газойльової фракцій нафти отримують авіаційний бензин.

Розщеплення вуглеводнів у присутності алюмосилікатів йде іонним механізмом і супроводжується ізомеризацією, тобто. утворенням суміші граничних та ненасичених вуглеводнів з розгалуженим вуглецевим скелетом, наприклад:

СН 3 СН 3 СН 3 СН 3 СН 3

кат., t||

C 16 H 34 ¾¾ СН 3 -С -С-СН 3 + СН 3 -С = С - СН-СН 3

Каталітичний риформінг проводять при температурі 470-540°З тиску 1-5 МПа з використанням платинового або платино-рениевого каталізаторів, нанесених на основу з Al 2 O 3 . У цих умовах відбувається перетворення парафінів та

циклопарафінів нафти в ароматичні вуглеводні


кат., t, p

¾¾¾® + 3Н 2


кат., t, p

З 6 Н 14 ¾¾¾® + 4Н 2

Каталітичні процеси дозволяють отримувати бензин покращеної якості завдяки високому вмісту в ньому розгалужених та ароматичних вуглеводнів. Якість бензину характеризується його октановим числом. Чим сильніше стиснута суміш палива з повітрям поршнями, тим більша потужність двигуна. Однак стиск можна здійснювати тільки до певної межі, вище якої відбувається детонація (вибух)

газової суміші, що викликає перегрів та передчасне знос двигуна. Найменша стійкість до детонації у нормальних парафінів. Зі зменшенням довжини ланцюга, збільшенням його розгалуженості та числа двох-

них зв'язків вона зростає; особливо велика вона у ароматичних вуглеводів.

дородів. Для оцінки стійкості до детонації різних сортівбензину їх порівнюють з аналогічними показниками для суміші ізооктану і н-геп-тану з різним співвідношенням компонентів; октанове число дорівнює процентному вмісту в цій суміші ізооктану. Чим воно більше, тим вища якість бензину. Октанове число можна підвищити також додаванням спеціальних антидетонаторів, наприклад, тетраетилсвинцю Pb(C 2 H 5) 4 однак такий бензин і продукти його згоряння токсичні.

Крім рідкого палива в каталітичних процесах отримують нижчі газоподібні вуглеводні, які потім використовуються як сировина для органічного синтезу.

Інше важливе природне джерело вуглеводнів, значення якого постійно зростає – природний газ. Він містить до 98% об.метану, 2-3% об. його найближчих гомологів, а також домішки сірководню, азоту, вуглекислого газу, благородних газів та води. Гази, що виділяються при видобутку нафти ( попутні ), містять менше метану, але більше його гомологів.

Природний газ використовується як паливо. Крім того, з нього шляхом перегонки виділяють індивідуальні граничні вуглеводні, а також синтез-газ , Що складається в основному з СО та водню; їх використовують як сировину для різних органічних синтезів.

У великих кількостях видобувають кам'яне вугілля – неоднорідний твердий матеріал чорного або сіро-чорного кольору. Він є складною сумішшю різних високомолекулярних сполук.

Кам'яне вугілля використовують як тверде паливо, а також піддають коксування – суха перегонка без доступу повітря при 1000-1200°С. В результаті цього процесу утворюються: кокс , Що являє собою тонкоподрібнений графіт і застосовується в металургії як відновник; кам'яновугільну смолу , яку піддають перегонці та отримують ароматичні вуглеводні (бензол, толуол, ксилол, фенол та ін.) та пек , що йде на приготування покрівельного толю; аміачну воду і коксовий газ містить близько 60% водню і 25% метану.

Таким чином, природні джерела вуглеводнів забезпечують

хімічну промисловість різноманітною і порівняно дешевою сировиною для проведення органічних синтезів, які дозволяють отримувати численні органічні сполуки, що не зустрічаються в природі, але необхідні людині.

Загальну схему використання природних сировинних джерел для основного органічного та нафтохімічного синтезу можна подати в такий спосіб.


Арени Синтез-газ Ацетилен Алкени


Основний органічний та нафтохімічний синтез


Контрольні завдання.

1222. У чому відмінність первинної переробки нафти від вторинної переробки?

1223. Які сполуки визначають висока якістьбензину?

1224. Запропонуйте спосіб, що дозволяє, виходячи з нафти, одержати етиловий спирт.


Глава 1. ГЕОХІМІЯ НАФТИ І РОЗВЕДЕННЯ ПАЛЬНИХ КОПАЛЬНИХ.. 3

§ 1. Походження горючих копалин. 3

§ 2. Газонафтородні гірські породи. 4

Глава 2. ПРИРОДНІ ДЖЕРЕЛА. 5

Глава 3. ПРОМИСЛОВЕ ОТРИМАННЯ ВУГЛЕВОДОРОДІВ. 8

Глава 4. ПЕРЕРОБКА НАФТИ. 9

§ 1. Фракційна перегонка.

§ 2. Крекінг. 12

§ 3. Ріформінг. 13

§ 4. Очищення від сірки. 14

Глава 5. ЗАСТОСУВАННЯ ВУГЛЕВОДОРОДІВ. 14

§ 1. Алкани. 15

§ 2. Алкени. 16

§ 3. Алкіни. 18

§ 4. Арени. 19

Розділ 6. Аналіз стану нафтової промисловості. 20

Глава 7. Особливості та основні тенденції діяльності нафтової промисловості. 27

Список використаної літератури... 33

Перші теорії, у яких розглядалися принципи, що визначають залягання родовищ нафти, зазвичай обмежувалися переважно питанням місця її скупчення. Однак за останні 20 років стало ясно, що для відповіді на це питання необхідно розібратися в тому, чому, коли і в яких кількостях відбулося утворення нафти в тому чи іншому басейні, а також зрозуміти та встановити, внаслідок яких процесів вона зароджувалася, мігрувала та накопичувалася. Ці відомості абсолютно необхідні підвищення результативності розвідки нафти.

Утворення вуглеводневих копалин, згідно з сучасними поглядами, відбувалося внаслідок протікання складної послідовності геохімічних процесів (див. рис. 1) усередині вихідних газонафтородних гірських порід. У цих процесах складові різних біологічних систем (речовин природного походження) перетворювалися на вуглеводні і в меншій мірі в полярні сполуки з різною термодинамічною стійкістю - в результаті осадження речовин природного походження і подальшого їх перекриття осадовими породами, під впливом підвищеної температури і підвищеного тиску в поверхневих шари земної кори. Первинна міграція рідких і газоподібних продуктів з вихідного газонафтородного шару і подальша їх вторинна міграція (через несучі горизонти, зрушення і т. п.) в пористі нафтонасичені гірські породи призводить до утворення покладів вуглеводневих матеріалів, подальша міграція яких запобігає. .

В екстрактах органічної речовини з гірських осадових порід біогенного походження виявляються сполуки з такою ж хімічною структурою, яку мають сполуки, що витягуються з нафти. Для геохімії мають особливо важливе значеннядеякі з таких сполук, які вважаються «біологічними мітками» («хімічними копалинами»). Подібні вуглеводні мають багато спільного із сполуками, що зустрічаються в біологічних системах (наприклад, з ліпідами, пігментами та метаболітами), з яких відбулося утворення нафти. Ці сполуки не тільки демонструють біогенне походження природних вуглеводнів, але й дозволяють одержувати дуже важливу інформаціюпро газонафтоносні гірські породи, а також про характер дозрівання та походження, міграції та біорозкладання, що призвели до утворення конкретних родовищ газу та нафти.

Малюнок 1 Геохімічні процеси, що призводять до утворення викопних вуглеводнів.

Газонефтеродною гірською породою вважається дрібнодисперсна осадова порода, яка при природному осадженні привела або могла призвести до утворення та виділення значних кількостей нафти та (або) газу. Класифікація таких гірських порід ґрунтується на обліку вмісту та типу органічної речовини, стану його метаморфічної еволюції (хімічних перетворень, що відбуваються при температурах приблизно 50-180 °С), а також природи та кількості вуглеводнів, які можуть бути отримані з неї. Органічна речовина кероген в осадових гірських породах біогенного походження може виявлятися в найрізноманітніших формах, але його можна поділити на чотири основні типи.

1) Ліптиніти– мають дуже високий вміст водню, але низький вміст кисню; їхній склад обумовлений наявністю аліфатичних вуглецевих ланцюгів. Передбачається, що ліптиніт утворилися в основному з водоростей (зазвичай зазнали бактеріального розкладання). Вони мають високу здатність до перетворення на нафту.

2) Екзтити- мають високий вміст водню (проте нижче, ніж у ліптинітів), багаті аліфатичними ланцюгами і насиченими нафтенами (аліцик-вуглеводнів), а також ароматичними циклами і кисневмісними функціональними групами. Ця органічна речовина утворюється з таких рослинних матеріалів, як суперечки, пилок, кутикули та інші структурні частини рослин. Екзініти мають хорошу здатність до перетворення на нафту і газовий конденсат, а на вищих стадіях метаморфічної еволюції і на газ.

3) Вітршити- мають низький вміст водню, високий вміст кисню і складаються в основному з ароматичних структур з короткими аліфатичними ланцюгами, пов'язаними з функціональними групами. Вони утворені із структурованих деревних (лігноцелюлозних) матеріалів і мають обмежену здатність перетворюватися на нафту, але хорошу здатність перетворюватися на газ.

4) Інертиніти- це чорні непрозорі уламкові породи (з високим вмістом вуглецю і низьким вмістом водню), які утворилися з деревних попередників, що сильно змінилися. Вони не мають здатності перетворюватися на нафту та газ.

Головними факторами, якими розпізнається газонафтородна порода, є вміст у ній керогену, тип органічної речовини в керогені та стадія метаморфічної еволюції цієї органічної речовини. Хорошими газонафто-рідними породами вважаються ті, які містять 2-4% органічної речовини такого типу, з якої можуть утворюватися і вивільнятися відповідні вуглеводні. За сприятливих геохімічних умов утворення нафти може походити з осадових порід, що містять органічну речовину типу ліптиніту та екзиніту. Утворення родовищ газу зазвичай відбувається в гірських породах, багатих вітринітом або в результаті термічного крекінгу нафти, що спочатку утворилася.

В результаті подальшого поховання опадів органічної речовини під верхніми шарами осадових порід ця речовина піддається впливу більш високих температур, що призводить до термічного розкладання керогену та утворення нафти і газу. Утворення нафти у кількостях, що становлять інтерес для промислової розробки родовища, відбувається у певних умов за часом і температурі (глибині залягання), причому час освіти тим більше, ніж нижче температура (це неважко зрозуміти, якщо припустити, що реакція протікає за рівнянням першого порядку і має ареніусівську залежність від температури). Наприклад, та ж кількість нафти, яка утворилася при температурі 100°С приблизно за 20 мільйонів років, повинна утворитися за температури 90°С за 40 мільйонів років, а за температури 80°С – за 80 мільйонів років. Швидкість утворення вуглеводнів з керогену приблизно подвоюється при підвищенні температури кожні 10°С. Однак хімічний складкерогену. може бути надзвичайно різноманітним і тому зазначене співвідношення між часом дозрівання нафти і температурою цього процесу може розглядатися лише як основа для наближених оцінок.

Сучасні геохімічні дослідження показують, що в континентальному шельфі Північного моря збільшення глибини на кожні 100 м супроводжується підвищенням температури приблизно на 3°С, а це означає, що багаті на органічну речовину осадові породи утворювали рідкі вуглеводні на глибині 2500-4000 м протягом 50 мільйонів років. Легкі нафти і конденсати, мабуть, утворювалися на глибині 4000-5000 м-коду, а метан (сухий газ) – на глибині понад 5000 м-коду.

Природними джерелами вуглеводнів є горючі копалини - нафту та газ, вугілля та торф. Поклади сирої нафти і газу виникли 100-200 мільйонів років тому з мікроскопічних морських рослин і тварин, які виявилися включеними в осадові породи, що утворилися на дні моря. .

Природний газ та сира нафта зазвичай виявляються разом із водою у нафтоносних шарах, розташованих між шарами гірських порід (рис. 2). Термін «природний газ» застосовується також до газів, які утворюються в природних умовах внаслідок розкладання вугілля. Природний газ та сира нафта розробляються на всіх континентах, за винятком Антарктиди. Найбільшими виробниками природного газу у світі є Росія, Алжир, Іран та Сполучені Штати. Найбільшими виробниками сирої нафти є Венесуела, Саудівська Аравія, Кувейт та Іран.

Природний газ складається головним чином метану (табл. 1).

Сира нафта є маслянистою рідиною, забарвлення якої може бути найрізноманітнішою – від темно-коричневої або зеленої до майже безбарвної. У ній міститься велике числоалканів. Серед них є нерозгалужені алкани, розгалужені алкани та циклоалкани з числом атомів вуглецю від п'яти до 40. Промислова назва цих циклоалканів-начтен. У сирій нафті, крім того, міститься приблизно 10% ароматичних вуглеводнів, а також невелика кількість інших сполук, що містять сірку, кисень та азот.

Вуглеводні мають велике народногосподарське значення, оскільки є найважливішим видом сировини для отримання майже всієї продукції сучасної промисловості органічного синтезу і широко використовуються в енергетичних цілях. У них ніби акумульовані сонячне тепло та енергія, які звільняються при спалюванні. Торф, кам'яне вугілля, горючі сланці, нафта, природні та попутні нафтові гази містять вуглець, з'єднання якого з киснем при горінні супроводжується виділенням тепла.

кам'яне вугілля торф нафту природний газ
твердий твердий рідина газ
без запаху без запаху різкий запах без запаху
однорідний склад однорідний склад суміш речовин суміш речовин
гірська порода темного кольору з великим вмістом горючої речовини, що виникла внаслідок поховання в осадових товщах скупчень різних рослин скупчення напівперепрілої рослинної маси, що накопичилася на дні боліт і зарослих озер природна горюча масляниста рідина, складається з суміші рідких та газоподібних вуглеводнів суміш газів, що утворилися в надрах Землі при анаеробному розкладанні органічних речовин, газ відноситься до групи осадових гірських порід
Теплотворна здатність – кількість калорій, що виділяються при спалюванні 1 кг палива
7 000 - 9 000 500 - 2 000 10000 - 15000 ?

Кам'яне вугілля.

Вугілля завжди було перспективною сировиною для отримання енергії та багатьох хімічних продуктів.

Першим великим споживачем вугілля з XIX ст. добрив.

Кам'яне вугілля - складна суміш високомолекулярних сполук, до складу яких входять такі елементи: С, Н, N, О, S. Кам'яне вугілля, як і нафта, містить велику кількість різних органічних речовин, а також і неорганічні речовини, такі, наприклад, як вода, аміак, сірководень і звичайно ж сам вуглець – вугілля.

Переробка кам'яного вугілля відбувається за трьома основними напрямками: коксування, гідрування та неповне згоряння. Одним із основних способів переробки кам'яного вугілля є коксування– прожарювання без доступу повітря у коксових печах за температури 1000–1200°С. При цій температурі без доступу кисню кам'яне вугілля піддається найскладнішим хімічним перетворенням, у результаті яких утворюється кокс та леткі продукти:

1. коксовий газ (водень, метан, чадний та вуглекислий гази, домішки аміаку, азоту та інших газів);

2. кам'яновугільна смола (кілька сотень різних органічних речовин, у тому числі бензол та його гомологи, фенол та ароматичні спирти, нафталін та різні гетероциклічні сполуки);

3. надсмольна, або аміачна вода (розчинений аміак, а також фенол, сірководень та інші речовини);

4. кокс (твердий залишок коксування, майже чистий вуглець).

Охолоджений кокс відправляють на металургійні заводи.

При охолодженні летких продуктів (коксовий газ) конденсуються кам'яновугільна смола та аміачна вода.

Пропускаючи несконденсовані продукти (аміак, бензол, водень, метан, СО 2 азот, етилен та ін) через розчин сірчаної кислоти виділяють сульфат амонію, який використовується як мінеральне добрива. Бензол поглинають розчинником і відганяють із розчину. Після цього коксовий газ використовується як паливо чи як хімічна сировина. Кам'яновугільна смола виходить у незначних кількостях (3%). Але, враховуючи масштаби виробництва, кам'яновугільна смола сприймається як сировина щоб одержати низки органічних речовин. Якщо від смоли відігнати продукти, що киплять до 350 ° С, то залишається тверда маса - пек. Його застосовують виготовлення лаків.

Гідрування вугілля здійснюється при температурі 400-600 ° С під тиском водню до 25 МПа у присутності каталізатора. При цьому утворюється суміш рідких вуглеводнів, яка може бути використана як паливо моторне. Одержання рідкого палива із вугілля. Рідке синтетичне паливо - це високооктановий бензин, дизельне та котельне паливо. Щоб отримати рідке паливо з вугілля, необхідно збільшити вміст водню шляхом гідрування. Гідрогенізацію проводять з використанням багаторазової циркуляції, яка дозволяє перетворити на рідину та гази всю органічну масу вугілля. Перевагою цього є можливість гідрування низькосортного бурого вугілля.

Газифікація вугілля дозволить використовувати низькоякісне буре та кам'яне вугілля на теплоелектростанціях, не забруднюючи навколишнє середовище сполуками сірки. Це єдиний метод отримання концентрованого монооксиду вуглецю ( чадного газу) СО. Неповне згоряння вугілля дає оксид вуглецю (ІІ). На каталізаторі (нікель, кобальт) при звичайному або підвищеному тиску з водню та СО можна отримати бензин, що містить граничні та ненасичені вуглеводні:

nCO + (2n+1)H 2 → C n H 2n+2 + nH 2 O;

nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O.

Якщо суху перегонку вугілля проводити при 500-550 ° С, то отримують дьоготь, який поряд з бітумом використовується в будівельній справі як сполучний матеріал при виготовленні покрівельних, гідроізоляційних покриттів (руберойд, толь та ін.).

У природі кам'яне вугілля знаходиться в регіонах: Підмосковний басейн, Південно-Якутський басейн, Кузбас, Донбас, Печорський басейн, Тунгуський басейн, Ленський басейн.

Природний газ.

Природний газ – суміш газів, основним компонентом якої є метан CH 4 (від 75 до 98% залежно від родовища), решта припадає на частку етану, пропану, бутану та невеликої кількості домішок – азоту, оксиду вуглецю (IV), сірководню та парів води, і, практично завжди, - сірководеньта органічні сполуки нафти – меркаптани. Саме вони повідомляють газу специфічний неприємний запах, а під час спалювання призводять до утворення токсичного діоксиду сірки SO 2 .

Зазвичай, ніж вище молекулярна масавуглеводню, тим менше його міститься у природному газі. Склад природного газу різних родовищ неоднаковий. Середній склад його у відсотках за обсягом наступний:

СН 4 З 2 Н 6 З 3 Н 8 З 4 Н 10 N 2 та інші гази
75-98 0,5 - 4 0,2 – 1,5 0,1 – 1 1-12

Метан утворюється при анаеробному (без доступу повітря) зброджуванні рослинних і тваринних залишків, тому утворюється в донних відкладах і зветься "болотного" газу.

Поклади метану в гідратованій кристалічній формі, так званий метангідрат,виявлено під шаром вічної мерзлоти та на великих глибинах океанів. При низьких температурах (−800ºC) та високих тисках молекули метану розміщуються в порожнинах кристалічних ґрат водяного льоду. У льодових порожнечах одного кубометра метангідрату "законсервовано" 164 кубометри газу.

Шматки метангідрату виглядають як брудний лід, але на повітрі згоряють жовто-синім полум'ям. За приблизними оцінками, планети зберігається від 10 000 до 15 000 гігатонн вуглецю як метангидрата ( " гіга " дорівнює 1 мільярду). Такі обсяги у багато разів перевищують усі відомі на сьогоднішній день запаси природного газу.

Природний газ є відновлюваним природним ресурсом, оскільки синтезується у природі безперервно. Його ще називають "біогазом". Тому перспективи благополучного існування людства багато вчених-екологи пов'язують сьогодні саме з використанням газу як альтернативне паливо.

Як паливо природний газ має великі переваги перед твердим та рідким паливом. Теплота згоряння його значно вища, при спалюванні він не залишає золи, продукти згоряння значно чистіші в екологічному відношенні. Тому близько 90% всього обсягу природного газу, що видобувається, спалюється як паливо на теплових електростанціях і в котельнях, в термічних процесах на промислових підприємствах і в побуті. Близько 10% газу використовують як цінну сировину для хімічної промисловості: для отримання водню, ацетилену, сажі, різних пластмас, медикаментів. З природного газу виділяють метан, етан, пропан та бутан. Продукти, які можна одержати з метану, мають важливе промислове значення. Метан використовується для синтезу багатьох органічних речовин – синтез-газу та подальшого синтезу на його основі спиртів; розчинників (чотирьоххлористого вуглецю, хлористого метилену та ін); формальдегіду; ацетилену та сажі.

Природний газ утворює самостійні родовища. Основні родовища природних горючих газів розташовані в Північному та Західному Сибіру, ​​Волго-Уральському басейні, на Північному Кавказі (Ставрополі), в Республіці Комі, Астраханська область, Баренцеве море.

Ціль.Узагальнити знання про природні джерела органічних сполук та їх переробку; показати успіхи та перспективи розвитку нафтохімії та коксохімії, їх роль у технічному прогресікраїни; поглибити знання з курсу економічної географії про газову галузь промисловості, сучасні напрями переробки газу, сировинну та енергетичну проблеми; розвивати самостійність у роботі з підручником, довідковою та науково-популярною літературою.

ПЛАН

Природні джерелавуглеводнів. Природний газ. Супутні нафтові гази.
Нафта та нафтопродукти, їх застосування.
Термічний та каталітичний крекінг.
Коксохімічне виробництво та проблема отримання рідкого палива.
З розвитку ВАТ «Роснефть – КНОС».
Виробничі потужності заводу. Продукція, що випускається.
Зв'язок із хімлабораторією.
Охорона навколишнього середовища на заводі.
Плани заводу майбутнє.

Природні джерела вуглеводнів.
Природний газ. Попутні нафтові гази

До Великої Вітчизняної війни промислові запаси природного газубули відомі в Прикарпатті, на Кавказі, в Заволжі та на Півночі (Комі АРСР). Вивчення запасів газу було пов'язане лише з розвідкою нафти. Промислові запаси газу 1940 р. становили 15 млрд м 3 . Потім родовища газу були виявлені на Північному Кавказі, на Закавказзі, на Україні, на Поволжі,Середньої Азії , Західного Сибіру та наДалекому Сході
. на
1 січня 1976 р. розвідані запаси газу становили 25,8 трлн м 3 , їх у європейській частині СРСР – 4,2 трлн м 3 (16,3%), Сході – 21,6 трлн м 3 (83,7 %), в тому числі
18,2 трлн м 3 (70,5%) – у Сибіру та Далекому Сході, 3,4 трлн м 3 (13,2%) – у Середній Азії та Казахстані. Станом на 1 січня 1980 р. потенційні запаси природного газу становили 80-85 трлн м 3 , розвідані - 34,3 трлн м 3 . Причому запаси збільшилися головним чином завдяки відкриттю родовищ у східній частині країни – розвідані запаси були на рівні близько
30,1 трлн м3, що становило 87,8% від загальносоюзних.

Сьогодні Росія має 35% від світових запасів газу, що становить понад 48 трлн м 3 . Основні райони залягання природного газу Росією та країнами СНД (родовища):
Західно-сибірська нафтогазоносна провінція:
Уренгойське, Ямбурзьке, Заполярне, Ведмеже, Надимське, Тазовське - Ямало-Ненецький АТ;
Похромське, Ігримське – Березівська газоносна область;
Мельджинське, Лугинецьке, Усть-Сільгінське – Васюганська газоносна область.
Волго-Уральська нафтогазоносна провінція:
найбільш значне – Вуктилське, у Тімано-Печорській нафтогазоносній області.
Середня Азія та Казахстан:
найбільш значне у Середній Азії – Газлінське, у Ферганській долині;
Кизилкумське, Байрам-Алійське, Дарвазинське, Ачацьке, Шатлицьке.північний Кавказ
та Закавказзя:
Карадаг, Дуван – Азербайджан;
Дагестанські вогні - Дагестан; Північно-Ставропольське, Пелачіадінське –;
Ставропольський край

Ленінградське, Майкопське, Старо-Мінське, Березанське - Краснодарський край.
Також родовища природного газу відомі на Україні, Сахаліні та Далекому Сході.
Видобуток природного газу відрізняється високою концентрацією та орієнтована на райони з найбільшими та вигідними по експлуатації родовищами. Тільки п'ять родовищ – Уренгойське, Ямбурзьке, Заполярне, Ведмеже та Оренбурзьке – містять 1/2 всіх промислових запасів Росії. Запаси Ведмежого оцінюються в 1,5 трлн м 3 , а Уренгойського - 5 трлн м 3 .
Наступна особливість полягає у динамічності розміщення місць видобутку природного газу, що пояснюється швидким розширенням кордонів виявлених ресурсів, а також порівняльною легкістю та дешевизною залучення їх у розробку. За короткий строкОсновні центри з видобутку газу перемістилися з Поволжя в Україну, Північний Кавказ. Подальші територіальні зрушення викликані освоєнням родовищ Західного Сибіру, ​​Середню Азію, Уралу і Півночі.

Після розпаду СРСР у Росії відбувалося падіння обсягу видобутку газу. Спад спостерігався в основному в Північному економічному районі (8 млрд м 3 у 1990 р. та 4 млрд м 3 у 1994 р.), на Уралі (43 млрд м 3 та 35 млрд м 3), у Західно-Сибірському економічному районі (576 і
555 млрд м3) та у Північно-Кавказькому (6 та 4 млрд м3). Видобуток природного газу залишалася на колишньому рівні в Поволзькому (6 млрд м 3) та Далекосхідному економічних районах.
Наприкінці 1994 р. спостерігалася тенденція до зростання рівня видобутку.
З республік колишнього СРСР Російська Федераціядає найбільше газу, на другому місці – Туркменія (понад 1/10), далі йдуть Узбекистан та Україна.
Особливого значення набуває видобуток природного газу на шельфі Світового океану. У 1987 р. на морських родовищах було видобуто 12,2 млрд м 3 або близько 2% газу, видобутого в країні. Видобуток попутного газу того ж року склав 41,9 млрд м 3 . Для багатьох районів одним із резервів газоподібного палива служить газифікація вугілля та сланців.
Підземна газифікація вугілля здійснюється у Донбасі (Лисичанськ), Кузбасі (Киселівськ) та Підмосковному басейні (Тула).
Природний газ був і залишається важливим продуктом експорту у російській зовнішній торгівлі.
Основні центри переробки природного газу розташовані на Уралі (Оренбург, Шкапово, Альметьевськ), у Західному Сибіру (Нижньовартовськ, Сургут), у Поволжі (Саратов), на Північному Кавказі (Грозний) та інших газоносних провінціях. Можна відзначити, що комбінати газопереробки тяжіють до джерел сировини – родовищ та великих газопроводів. Найважливіше використання природного газу – як паливо.йде тенденція до збільшення частки газу в паливному балансі країни.

Найбільш цінується природний газ із високим вмістом метану – це ставропольський (97,8% СН 4), саратовський (93,4%), уренгойський (95,16%).
Запаси газу на нашій планеті дуже великі (приблизно 1015 м 3 ). У Росії відомо більше 200 родовищ, вони у Західному Сибіру, ​​у Волго-Уральському басейні, на Північному Кавказі. За запасами газу перше місце у світі належить Росії.
Природний газ є найціннішим видом палива.
При згорянні газу виділяється багато теплоти, тому він служить енергетично ефективним та дешевим паливом у котельних установках, доменних, мартенівських та скловарних печах.

Використання з виробництва природного газу дає можливість значно підвищити продуктивність праці.Природний газ – джерело сировини для хімічної галузі промисловості: одержання ацетилену, етилену, водню, сажі, різних пластмас, оцтової кислоти, барвників, медикаментів та інших продуктів. Попутний нафтовий газ- це газ, що існує разом з нафтою, він розчинений у нафті і знаходиться над нею, утворюючи «газову шапку», під тиском. На виході зі свердловини тиск падає, та

попутний газ

відокремлюється від нафти. Цей газ у минулі часи не використовувався, а просто спалювався. В даний час його вловлюють і використовують як паливо та цінну хімічну сировину. Можливості використання попутних газів навіть ширше, ніж газу, т.к. склад їх багатший. У попутних газах міститься менше метану, ніж у природному газі, але значно більше гомологів метану. Щоб використовувати попутний газ раціональніше, його поділяють на суміші вужчого складу. Після поділу одержують газовий бензин, пропан і бутан, сухий газ. Вилучають і індивідуальні вуглеводні – етан, пропан, бутан та інші. Дегідруванням їх отримують ненасичені вуглеводні – етилен, пропілен, бутилен та ін.
На думку більшості вчених, нафта є геохімічно зміненими залишками рослин і тварин, що колись населяли земну кулю. Ця теорія органічного походження нафти підкріплюється тим, що у нафти містяться деякі азотисті речовини – продукти розпаду речовин, що у тканинах рослин. Є і теорії про неорганічне походження нафти: утворення її в результаті дії води в товщах земної кулі на розпечені карбіди металів (з'єднання металів з вуглецем) з подальшою зміною вуглеводнів, що виходять під впливом високої температури, високого тиску, впливу металів, повітря, водню та ін.
При видобуванні з нафтоносних пластів, що залягають у земної кориіноді на глибині кількох кілометрів, нафта або виходить на поверхню під тиском газів, що знаходяться на ньому, або викачується насосами.

Нафтова галузь промисловості сьогодні – це великий народно-господарський комплекс, який живе та розвивається за своїми законами. Що означає нафту сьогодні для народного господарства країни? Нафта – це сировина для нафтохімії у виробництві синтетичного каучуку, спиртів, поліетилену, поліпропілену, широкої гами різних пластмас та готових виробів із них, штучних тканин; джерело для вироблення моторних палив (бензину, гасу, дизельного та реактивного палива), мастил та мастил, а також котельно-пічного палива (мазут), будівельних матеріалів (бітуми, гудрон, асфальт); сировину для отримання ряду білкових препаратів, що використовуються як добавки в корм худобі для стимуляції його зростання.
Нафта – наше національне багатство, джерело могутності країни, фундамент її економіки.
Нафтовий комплекс Росії включає 148 тис. нафтових свердловин, 48,3 тис. км. магістральних нафтопроводів, 28 нафтопереробних заводів загальною потужністю понад 300 млн т/рік нафти, а також велика кількість інших виробничих об'єктів.
За останні десятиліття у структурі паливної галузі промисловості відбулися докорінні зміни, пов'язані зі зменшенням частки вугільної галузі промисловості та зростанням галузей з видобутку та переробки нафти та газу. Якщо 1940 р. вони становили 20,5%, то 1984 р. – 75,3% від сумарного видобутку мінерального палива. Тепер на перший план висувається природний газ та вугілля відкритого видобутку. Споживання нафти для енергетичних цілей буде скорочено, навпаки, розшириться її використання як хімічна сировина. В даний час у структурі паливно-енергетичного балансу на нафту і газ припадає 74%, при цьому частка нафти скорочується, а частка газу зростає і становить приблизно 41%. Частка вугілля 20%, решта 6% припадає на електроенергію.
Переробку нафти вперше розпочали брати Дубінини на Кавказі. Первинна переробка нафти полягає у її перегонці. Перегонку роблять на нафтопереробних заводах після відділення нафтових газів.

З нафти виділяють різноманітні продукти, що мають велике практичне значення. Спочатку з неї видаляють розчинені газоподібні вуглеводні (переважно метан). Після відгону летких вуглеводнів нафту нагрівають. Першими переходять у пароподібний стан і відганяються вуглеводні з небільшим числом
атомів вуглецю у молекулі, що мають відносно низьку температуру кипіння. З підвищенням температури суміші переганяються вуглеводні з вищою температурою кипіння. Таким чином, можна зібрати окремі суміші (фракції) нафти. Найчастіше при такій перегонці одержують чотири леткі фракції, які потім піддаються подальшому поділу.
Основні фракції нафти такі.Газолінова фракція , що збирається від 40 до 200 °С, містить вуглеводні від 5 Н 12 до 11 Н 24 . При подальшій перегонці виділеної фракції одержують (tгазолін кіп = 40-70 ° С),
(tбензин
кіп = 70-120 ° С) - авіаційний, автомобільний і т.д.Лігроїнова фракція
, що збирається в межах від 150 до 250 °С, містить вуглеводні від 8 Н 18 до 14 Н 30 . Лігроїн застосовується як пальне для тракторів. Великі кількості лігроїну переробляють на бензин.Гасова фракція
включає вуглеводні від 12 Н 26 до 18 Н 38 з температурою кипіння від 180 до 300 °С. Гас після очищення використовується як паливо для тракторів, реактивних літаків та ракет. (tГазойльова фракція кіп > 275 °С), по-іншому називається.
дизельним паливом Залишок після перегонки нафти –- Містить вуглеводні з великим числом атомів вуглецю (до багатьох десятків) в молекулі. Мазут також поділяють на фракції перегонкою під зменшеним тиском, щоб уникнути розкладання. В результаті одержують солярові олії (дизельне паливо), мастила(Автотракторні, авіаційні, індустріальні та ін.), вазелін(Технічний вазелін застосовується для змащення металевих виробів з метою запобігання їх від корозії, очищений вазелін використовується як основа для косметичних засобів та в медицині). З деяких сортів нафти одержують парафін(для виробництва сірників, свічок та ін.). Після відгону летких компонентів з мазуту залишається гудрон.

Його широко застосовують у дорожньому будівництві.

Крім переробки на мастила мазут також використовують як рідке паливо в котельних установках. Бензину, одержуваного під час перегонки нафти, не вистачає покриття всіх потреб. У найкращому разі з нафти вдається отримати до 20% бензину, решта – висококиплячі продукти. У зв'язку з цим перед хімією постало завдання знайти способи отримання бензину у великій кількості. Зручний шлях було знайдено за допомогою створеної А.М.Бутлеровим теорії будови органічних сполук. Висококиплячі продукти розгонки нафти непридатні для використання як моторне паливо. Їхня висока температура кипіння обумовлена ​​тим, що молекули таких вуглеводнів є занадто довгими ланцюгами. Якщо розщепити великі молекули, що містять до 18 атомів вуглецю, виходять низькокиплячі продукти типу бензину.

Основним способом переробки нафтових фракцій є різні види крекінгу.
Вперше (1871-1878) крекінг нафти було здійснено в лабораторному та напівпромисловому масштабі співробітником Петербурзького технологічного інституту А.А.Літнім. Перший патент на установку для крекінгу заявлений Шуховим в 1891 р. У промисловості крекінгу набув поширення з 1920-х років. Крекінг - це термічне розкладання вуглеводнів та іншихскладових частин
нафти.
Чим вище температура, тим більша швидкість крекінгу і більше вихід газів та ароматичних вуглеводнів.
Крекінг нафтових фракцій крім рідких продуктів дає першочергово важливу сировину - гази, що містять ненасичені вуглеводні (олефіни). Розрізняють такі основні види крекінгу:
рідкофазний(20-60 атм, 430-550 ° С), дає ненасичений і насичений бензини, вихід бензину близько 50%, газів 10%; парофазний(звичайне або
знижений тиск , 600 °С), дає ненасичено-ароматичний бензин, вихід менше, ніж при рідкофазному крекінгу, утворюється велика кількість газів;
піроліз нафти (звичайний або знижений тиск, 650-700 ° С), дає суміш ароматичних вуглеводнів (піробензол), вихід близько 15%, більше половини сировини перетворюється на гази;
деструктивне гідрування (тиск водню 200-250 атм, 300-400 ° С у присутності каталізаторів - заліза, нікелю, вольфраму та ін), дає граничний бензин з виходом до 90%;
каталітичний крекінг (300–500 °С у присутності каталізаторів – AlCl 3 , алюмосилікатів, МоS 3 , Сr 2 Про 3 та ін.), дає газоподібні продукти та високосортний бензин з величезним переважанням ароматичних і граничних вуглеводнів изостроения.У техніці велику роль відіграє так званий
каталітичний риформінг

– перетворення низькосортних бензинів на високосортні високооктанові бензини або ароматичні вуглеводні.
Основними реакціями при крекінгу є реакції розщеплення вуглеводневих ланцюгів, ізомеризації та циклізації. Величезну роль цих процесах грають вільні вуглеводневі радикали.

Коксохімічне виробництво та проблема отримання рідкого паливаЗапаси
кам'яного вугілля

Суха перегонка вугілля використовується для одержання коксу у металургії чи побутовому газі.
Кам'яновугільна смолаПри коксуванні вугілля одержують кокс, кам'яновугільну смолу, надсмольну воду та гази коксування.
містить найрізноманітніші ароматичні та інші органічні сполуки. Розгін при звичайному тиску її поділяють на кілька фракцій. З кам'яновугільної смоли отримують ароматичні вуглеводні, феноли та ін.Гази коксування
містять переважно метан, етилен, водень та оксид вуглецю(II).

Частково їх спалюють, частково переробляють.

Гідрування вугілля здійснюють при 400-600 ° С під тиском водню до 250 атм у присутності каталізатора - оксидів заліза. При цьому виходить рідка суміш вуглеводнів, які зазвичай гідрують на нікелі або інших каталізаторах. Гідрувати можна низькосортне буре вугілля.

Карбід кальцію СаС 2 отримують з вугілля (коксу, антрациту) та вапна. Надалі його перетворюють на ацетилен, який використовується в хімічній галузі промисловості всіх країн у зростаючих масштабах.
З розвитку ВАТ «Роснефть – КНОС»
Історія розвитку заводу тісно пов'язана з нафтогазовою галуззю промисловості Кубані. Початок видобутку нафти нашій країні йде у далеке минуле. Ще X ст. Азербайджан торгував нафтою із різними країнами. На Кубані промислова розробка нафти розпочалася 1864 р. у Майкопському районі. На прохання начальника Кубанської області генерала Кармаліна Д. І. Менделєєв в 1880 р. дав висновок про нафтоносність Кубані: «Тут нафти треба чекати багато, тут вона розташована по довгій прямій лінії, паралельній хребту і що йде біля передгір'їв, приблизно в напрямку від Кудако на Ільську».У роки перших п'ятирічок було зроблено великі пошукові роботи та розпочато промисловий видобуток нафти. Попутний нафтовий газ частково використовувався як побутове паливо у робочих селищах, а
більша частина
На початку 1964 р. розпочалася переробка газоконденсатів Краснодарського краю з отриманням бензину А-66 та дизельного палива.
Сировиною служив газ Канівського, Березанського, Ленінградського, Майкопського та інших великих родовищ. Удосконалюючи виробництво, колектив заводу освоїв випуск авіаційного бензину Б-70 та автобензину А-72.
У серпні 1970 р. введено в дію дві нові технологічні установки з переробки газоконденсату з отриманням ароматики (бензолу, толуолу, ксилолу): встановлення вторинної перегонки та встановлення каталітичного риформінгу.
Одночасно було збудовано очисні споруди з біологічним очищенням стічних вод та товарно-сировинну базу заводу.
У 1975 р. увійшла до ладу установка з виробництва ксилолів, а 1978 р. – встановлення деметилювання толуолу імпортного виконання. Завод став одним із провідних у Міннафтопромі з вироблення ароматичних вуглеводнів для хімічної галузі промисловості.

З метою вдосконалення структури управління підприємства та організації виробничих підрозділів у січні 1980 р. створено виробниче об'єднання «Краснодарнафтооргсинтез». До об'єднання увійшли три заводи: Краснодарський майданчик (діє із серпня 1922 р.), Туапсинський нафтопереробний завод (діє з 1929 р.) та Афіпський нафтопереробний завод (діє з грудня 1963 р.).

У грудні 1993 р. відбулася реорганізація підприємства, а травні 1994 р. АТВТ «Краснодарнефтеоргсинтез» було перейменовано на ВАТ «Роснефть – Краснодарнефтеоргсинтез».



 

Статтю підготовлено за підтримки компанії ТОВ «Мет С». Якщо вам потрібно позбавитися чавунної ванни, раковини або іншого металевого мотлоху, то оптимальним рішенням стане звернутися до компанії «Мет С». На сайті, розташованому за адресою "www.Metalloloms.Ru", ви зможете, не відходячи від екрану монітора, замовити демонтаж та вивіз металобрухту за вигідною ціною. У компанії «Мет С» працюють лише висококваліфіковані спеціалісти великим стажем роботи.