Реферат
Нефть как жидкое углеводородное топливо
Содержание
Введение
1 Нефть. Общие сведения
1.1 История нефти
Поиски месторождений
Физические свойства
1.4 Состав нефти
2 Нефть – жидкое топливо
2.1 Классификация нефти
2.2. Классификация нефтепродуктов
2.3 Потребительские свойства нефти
3 Альтернативные источники нефти
3.1 Небесная нефть
3.2 Нефть из камня
3.3 Дрова
Список использованных источников
Введение
Роль нефти в мировой экономике исключительно велика. Нефть, газ и продукты их переработки используются почти во всех отраслях народного хозяйства: на транспорте и в медицине, в судостроении и сельском хозяйстве, текстильной промышленности и энергетике. Нефть и газ служат в основном дешевыми источниками энергии, но с развитием химической промышленности они все более широко используются в качестве химического сырья. Сейчас из нефти и газа получают самые разнообразные продукты: синтетические волокна, пластмассы, органические кислоты, бензины, спирты, синтетические растворители и многое другое.
Нефть - это природная смесь углеводородов с примесью сернистых, азотных и кислородных соединений. Она является природным горючим ископаемым, но отличается от остальных большим содержанием водорода и количеством теплоты, выделяющейся при горении.
В настоящее время определились три основных направления использования нефти: получение энергетического сырья, получение материалов с заданными свойствами и получение химических и фармацевтических продуктов. Нефть создала не только новый уровень производительных сил общества, но и создала новую науку нефтехимию, возникшую на стыке органической химии, химии нефти и физической химии.
|
|
Нефть. Общие сведения
История нефти
Нефть известна человеку с древнейших времен. В разных странах ее называли по разному, однако большинство названий в переводе на русский язык означает “земляное” или “горное масло”. Современное название происходит от слова “нафата”, что на языке народов Малой Азии означает “просачиваться”. Выделение природного горючего газа получили у древних народов наименование “вечных огней”. Упоминания о нефти мы находим в различных древних рукописях и книгах дошедших до нас. Наиболее раннее упоминание о бакинской нефти относится к временам Александра Македонского, греческий историк и философ Плутарх рассказывает об источниках нефти на реке Амударье.
В конце XVIII века в районе Баку было уже известно довольно много нефтяных колодцев. Нефть, добываемую из колодцев, сливали в ямы, обложенные камнем (“амбары”). Перевозили нефть на верблюдах или арбах в кожаных мешках - бордюках в различные районы - в Шемаху, Гиляни даже в Западную Европу. Приблизительно в тоже время развивается нефтедобывающая промышленность и на Северном Кавказе (район города Майкопа). Большую известность получил прототип нефтеперегонного завода, построенный братьями Дубиниными в 1823 году. Этот кустарный завод был построен для получения из сырой нефти осветительных масел. Почти на 80 лет раньше Федором Прядуновым был построен подобный завод на Ухте.
Уже к середине XIX века относятся пробные попытки вскрытия нефтяных пластов с помощью нефтяных скважин. Первые попытки бурить были предприняты еще за 2000 лет до нашей эры в Китае в провинции Сычуань. Там применялось ручное бурение бамбуковыми штангами для добычи рассола. Подобного рода работы в XVI веке проводились и в Древней Руси в районах Солигалича, Нижнего Новгорода, Старой Руссы и других местах. Бурение на воду при помощи железных штанг широко применялось в России, начиная с XVIII века.
|
|
Сейчас к поиску и добыче нефти подключена наука, что значительно ускорила все процессы.
Поиски месторождений
Поиски месторождений нефти должны проводиться на научной основе. Для успешных поисков нефти необходимо хорошо знать условия образования горных пород, геологическую историю образования и развития огромных участков земной коры.
Наука геология нефти зародилась в конце прошлого столетия. Она изучает условия залегания и распространения нефти и газа в горных породах. С развитием этой науки поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений стали проводиться на научной основе. Положение о том, что нефть, газ и вода заполняют поры и трещины в горных породах и распределяются в пластах соответственно плотностям, послужило первым поисковым руководством для геологов-разведчиков. Пласты горных пород могут залегать не только горизонтально, но могут быть смяты в складки. Складки обращенные выпуклостью вверх, называются антиклинальными складками или антиклиналями; складки, противоположные по характеру изгиба пластов, называются синклинальными складками или синклиналями.
В первые годы бурения практика показала, что почти все известные к тому времени месторождения нефти оказались связанными с антиклинальными складками. Как правило, нефтяные залежи обнаруживались в хорошо проницаемых породах в сводах антиклинальных складок. Это послужило основанием для возникновения антиклинальной теории, которая была положена в основу поисково-разведочных работ. Выяснилось, что антиклинальные складки могут образовывать целые зоны различной конфигурации (линейные, веерообразные, полукруглые), особенно в предгорных районах.
|
|
Развитие бурения, а также геолого-физические изучения разрезов буровых скважин весьма существенно пополнило знания о строении земных недр. В частности, было установлено, что на одном и том же участке в пределах одной тектонической структуры может находиться несколько нефтяных залежей, расположенных в разных горизонтах на разных гипсометрических отметках и образующих, таким образом, многопластовое месторождение.
Месторождением нефти называется совокупность залежей нефти, заключенных в недрах одной площади и подчиненных в процессе своего формирования единой тектонической структуре.
Прежде всего, необходимо изучить геологическое строение района, выяснить какими породами сложена земная кора в районе поисков, его тектоническое строение, наличие нефтепроизводящих пород и характер их залегания и, кроме того, нужно хорошо знать историю формирования и развития этого района. Все это задачи геологов-разведчиков. Далее, когда уже точно определено место расположения залежей нефти в дело вступают буровики, которые и занимаются непосредственно добычей нефти.
Физические свойства
Физические свойства нефти варьируют в значительных пределах. Важное значение для характеристики имеют: плотность, вязкость, люминисценция, цвет, запах и другие.
Плотностью нефти, как и плотностью любого тела, называется масса нефти в единице объема. Плотность нефти колеблется в среднем от 0,75 до 1,00 при температуре 20 °С и зависит от состава нефти.
Коэффициент усадки - величина (в %) уменьшения объема 1 м3 нефти, извлеченной из пласта и перемещенной в условиях нефтехранилища. Усадка нефти происходит за счет остывания нефти, а также за счет удаления газа.
Вязкость - это способность жидкости сопротивляться течению. Чем выше вязкость жидкости, тем медленнее она течет, и наоборот. Например, легкие нефти очень подвижные, а тяжелые - очень вязкие и иногда переходят в полутвердые вещества.
Люминисценция - это холодное свечение вещества, вызванное различными причинами. Люминисценция вещества под действием света называется фотолюминисценцией. Последний вид люминисценции делится на два подвида: флюорисценцию и фосфоресценцию. Флюорисценцией называют свечение вещества непосредственно при его облучении; если же после прекращения облучения вещество продолжает светиться, то это явление называют фосфоресценцией.
Все нефти в большей или меньшей степени флюоресцируют. Наиболее флюрисцирующими являются ароматические нефти. Цвет флюорисценции серых нефтей изменяется от желтого до зеленого и синего. Это свойство используют для определения следов нефти в породах, проходимых скважинами, при так называемой люминисцентно-битумилогической съемке, при поисково- разведочных работах.
Под оптической активностью понимают способность органических веществ, присутствующих в нефтях, вращать плоскость поляризации света. Она обусловлена обусловлена присутствием в молекуле вещества ассиметричного атома углерода, то есть атом, все валентности которого насыщены различными атомами или радикалами. Присутствие в нефти оптически активных веществ считается, как правило, одним из доказательств органического происхождения нефти, поскольку оптически активные вещества не могут быть синтезированы органическим путем.
Теплотворная способность - это количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании определенного количества вещества. Например, при полном сгорании 1 кг нефти выделяется 10340-10914 ккал, а при полном сгорании 1 м3 газа - 8900 ккал.
Состав нефти
В зависимости от месторождения нефть имеет различный качественный и количественный состав. Так, например, бакинская нефть богата циклопарафинами и сравнительно бедна предельными углеводородами. Значительно больше предельных углеводородов в грозненской и ферганской нефти. Пермская нефть содержит ароматические углеводороды.
Представляя собой жидкость, более легкую, чем вода, нефть разных мест, иногда даже и соседних, различна по многим свойствам: цвету, плотности, летучести, температуры кипения... Однако любая нефть это жидкость почти нерастворимая в воде и по элементарному составу содержащая преимущественно углеводороды с подмесью небольшого количества кислородных, сернистых, азотистых и минеральных соединений, что видно не только по элементарному составу, но и по всем свойствам углеводородов. В бакинской (апшеронской) нефти Марковников и Оглоблин нашли от 86,6 до 87,0% углерода и от 13,1 до 13,4% водорода.
В пенсильванской нефти С. К. Девилль нашел 83-84% углерода, 13,7-14,7% водорода, в рангунской (в Бирме) 83,8% углерода и 12,7% водорода, в огайской Мабери нашел только 83,6-85,8% углерода и 13,05-14,6% водорода. Недостающее до 100 отвечает содержанию кислорода, серы, азота, воды и минеральных подмесей. Количество серы в некоторых сортах нефти едва составляет несколько сотых % (например, в обыкновенной зеленой бакинской нефти всего 0.06%). Азота всегда мало, обыкновенно меньше 0,2%. Минеральных подмесей (золы) еще меньше и пока не известен ни один случай. Когда количество их доходило бы до 0,1%. Поэтому, за вычетом суммы всех других составных начал, в сырой нефти надо принимать от 1 до 4% кислорода. Это следует из того, что в нефти содержатся органические (жирные и близкие к ним) кислоты, так как они содержат кислород. Различия в элементарном составе, как видно, не велики, несмотря на значительную разность свойств. Однако все-таки разность состава сказывается в том, что на 12 грамм (атомное количество) углерода в американской нефти около 1,95 грамм водорода, а в бакинской только 1,82. Это доказывает, что во всей массе нефти содержится всегда меньше водорода, чем в углеводородах состава СnH2n (потому что для них на 12 частей углерода приходятся 2 части водорода), и что от этого состава бакинская нефть дальше, чем американская, что подтверждается и знакомством с углеводородами, извлекаемыми из нефти.
Составными началами нефти, помимо небольшой подмеси кислородных, сернистых и других соединений, являются углеводороды, смесь которых входит в состав различных очищенных продуктов, получаемых из нефти и находящих разнообразное применение. Основным способом для отделения друг от друга, как этих промышленных продуктов (всевозможных смесей), так и самостоятельных в химическом смысле углеводородов, содержащихся в нефти и ее продуктах, является перегонка, основанная на разной упругости пара разных жидкостей при одной и той же температуре.
Нефть содержит смесь углеводородов разных рядов, преимущественно средних между жирными и ароматическими. Первые точные исследования были сделаны в этом отношении около 1860 года Пелузом и Кагуром во Франции, Шорлеммером в Англии и Уарреном в Америке преимущественно над легкими углеводородами (бензином) пенсильванской нефти.
Они показали, что в ней содержатся предельные (жирные) углеводороды СnH2n+2, начиная от газообразных (CH4 всегда сопровождает нефть), растворенных в нефти и затем все с высшими n, например, в лигроине и бензин от C5H12 до C8H18, в керосине сверх того и высшие от С9Н20. Сверх того уже первые исследователи указали в нефти содержание углеводородов с меньшим количеством водорода из рядов CnH2n, СnH2n-2 и т. д. Но при исследовании русской нефти профессором Марковниковым были обнаружены преобладающими углеводороды из ряда нафтенов СnH2n. В начале 1880-ых годов Менделеев, извлек из разных образцов бензина бакинской нефти пентан С5Н12 и тем самым доказал, что и в нашей бакинской нефти содержатся предельные углеводороды. В природной нефти содержатся и углеводороды рядов СnH2n-2 и СnH2n-4, а также и ароматические углеводороды, хотя и в очень малом количестве.
Таким образом, главную массу всех видов нефти образует смесь предельных СnH2n+2 углеводородов с нафтенами СnH2n с подмесью СnH2n-2 до СnH2n-6, преобладают же особенно в русской нефти нафтены, а предельных углеводородов более в американской. Этому утверждению не противоречат даже самые высококипящие твердые углеводороды (парафин, церезин), получаемые из нефти и продуктов с нею сходственных (горный воск и др.). При этом и все явления, сопровождающие перегонку нефти, полностью объясняются.
Нефть – жидкое топливо
Классификация нефти
Нефть можно классифицировать по разным признакам.
1. По содержанию серы:
a) Малосернистые (до 0,5 % S)
b) Сернистые (0,5-2 % S)
c) Высокосернистые (св. 2 % S).
2. По потенциальному содержанию фракций, выкипающих до 3500С:
a) Т1 – тип нефти, в которой указанных фракций не меньше 45 %
b) Т2 – 30-44,9 %
c) Т3 – меньше 30 %.
3. По потенциальному содержанию масел:
a) М1 – не меньше 25 %
b) М2 – меньше 25 %.
4. По качеству масел:
a) Подгруппа И1 – с индексом вязкости масел больше 85
b) Подгруппа И2 – с индексом 40-85.
Сочетание обозначений класса, типа, группы, подгруппы и вида составляет шифр технологической классификации нефти.
Классификация нефтепродуктов
Сырая нефть является объектом продажи, то есть ее можно назвать товаром, но для конечного потребителя она не представляет ни какого интереса в сыром виде. Поэтому нефть перегоняют и получают нефтепродукты, такие как бензины, эфиры, газы, керосины и т.д.
Первым препятствием для превращения сырой нефти в товарный продукт является вода. Нефть с водой образуют стойкую эмульсию “вода с нефтью”, которую можно разрушить только деэмульгаторами. Это производиться на установках ЭЛОУ. После того как этот процесс завершен начинается перегонка нефти и образуются следующие товарные продукты:
| Фракция | Содержание в % | Число атомов углерода в молекуле | Интервал температуры кипения | Применение |
| 1. Газы | С1-С5 | Топливо | ||
| 2. Петролейный эфир | С5-С7 | 30-110 | Растворители | |
| 3. Бензин | С6-С12 | 30-200 | Моторное топливо, получение олефинов | |
| 4. Керосин | С12-С15 | 175-275 | Дизельное и реактивное топливо | |
| 5. Гайзоль | С15-С19 | 250-400 | Горючее | |
| 6. Смазочные масла | -- | С19-... | Смазочные средства, асфальт. |
Газообразные продукты - это первая фракция отгона. Преимущественно пропан и метан, которые используются как топливо.
Петролейный эфир - состоит из смеси пентанов, гексанов и гептанов. Широко применяется как растворитель в пищевой и лакокрасочной промышленности.
Бензин - этот бензин называется бензином прямой гонки. Он состоит преимущественно из циклических и ароматических углеводородов. Бензин прямой гонки используют как сырье для получения низших углеводородов. Нужные качества топлива бензин приобретает при введении в смесь углеводородов, соответствующих добавок и последующей переработке.
Керосин - он представляет собой смесь насыщенных и ненасыщенных углеводородов. В течение многих леткеросин используется для освещения или подвергался крекированию для получения бензина. В последнее время керосин служит топливом для реактивных двигателей.
Газойль и мазут - само название показывает, что эту фракцию применяли для обогащения водяного газа при употреблении его в качестве топлива. Мазут используется в котельных установках работающих на жидком топливе.
Смазочные масла - эта фракция может быть разделена путем фракционирования на масла, отличающихся между собой вязкостью. Вязкость масел зависит от структуры входящих во фракцию углеводородов. Смазки нашли широкое применение в различных областях техники для уменьшения трения механических частей, для предохранения металла от коррозии. К смазкам добавляют специальные присадки, обеспечивающие им нужную сферу использования.
Кубовый остаток - остаток после перегонки нефти. Состоит из углеводородов асфальтового типа. Из кубового остатка получают петролатум, обычно называемый вазелином. Кубовый остаток дает асфальт, который используют как связующий материал при изготовлении изоляционных покрытий.