Реферат: Нефть и способы ее переработки

Раздел: химия, геодезия, геология

Тема: НЕФТЬ И СПСОБЫ ЕЕ ПЕРЕРАБОТКИ

Примечания:

Использование: Экзамен, 06.2001, шк. № 119, г. Новосибирск,оценка: отлично, проверила: Седова О.В.

Автор: Ксюха Г.

E-mail: gnevkina_e@top-kniga.ru

Назначение: реферат

Тип: WinWord

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

1. ВСТУПЛЕИЕ

Нефть – жидкое топливо

1. Нахождение вприроде 12. Физическиесвойства 1-23. Классификациянефти 24. Составнефти 2-4

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

Нефть и способы ее переработки

1. Происхождениенефти 4-11

2. Разведканефти 11-12

3. Добычанефти 12-14

4. Очистканефти 14-15

5. Перегонка нефти 15-18

6. Крекингнефтепродуктов: 18-20

a) Термический 20

b) Каталитический 20

7. Риформинг 20

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Перспективы на будущее 21

Применениенефти и нефтепродуктов 21

Продукты,получаемые из нефти и 22-24

нефтепродуктов

Нефть– жидкое топливо.

Что же такое нефть? Теплотехник ответит, что этопрекрасное, высококалорийное топливо. Но химик возразит: нет! Нефть – этосложная смесь жидких углеводородов, в которых растворены газообразные и другиевещества. И чтобы перечислить все продукты, получаемые из нефти, нужнопотратить несколько листов, так как их уже несколько тысяч.

Еще Д.И.Менделеев заметил, что топить печь нефтью все равно, что топить ее ассигнациями.

Историческая справка. Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907).Русский химик, открывший периодический закон химических элементов,разносторонний ученый, педагог и общественный деятель. Получил образование наотделении естественных наук физико-математического факультета ГлавногоПедагогического Института в Петербурге, курс которого окончил в 1855 г. сзолотой медалью. Защитил множество магистерских и докторских диссертаций, читаллекции в качестве доцента. Среди его трудов – фундаментальный работы по химии,химическим технологиям, физике, метрологии, воздухоплаванию, сельскому хозяйству,экономики, народному просвещению. Написал труд «Основы химии». В 1869 г открылпериодический закон химических элементов.

Нефть (от перс. neft) — горючаямаслянистая жидкость со специфическим запахом, распространенная в осадочнойоболочке Земли и являющаяся важнейшим полезным ископаемым.

Нахождение в природе

Залежи нефти находятся в недрах Земли на разнойглубине, где нефть заполняет свободное пространство между некоторыми породами.Если она находится под давлением газов, то поднимается по скважине наповерхность Земли. По запасам нефти наша страна занимает одно из ведущих мест вмире.

Физическиесвойства.

Нефть – маслянистая жидкость от светло-бурого дочерного цвета с характерным запахом. Она немного легче воды и практически в нейне растворяется. Так как нефть – смесь различных углеводородов, то у нее нетопределенной температуры кипения.

Нефть сильно варьирует по цвету (отсветло-коричневой, почти бесцветной, до темно-бурой, почти черной) и поплотности (от легкой 0,65-0,70 г/см3, до тяжелой 0,98-1,05 г/см3).

Начало кипения нефти обычно выше 280С.температура застывания колеблется от +300до –600С изависит в основном от содержания парафина (чем его больше, тем температуразастывания выше). Теплоемкость нефти 1,7-2,1 кДж/кг; теплота сгорания 43,7-46,2мДж/кг; диэлектрическая проницаемость2-2,5; электрическая проводимость 2.10-10-0,3.10-18 ом-1.см-1.

Вязкость изменяется вшироких пределах и зависит от химического и фракционного состава нефти исмолистости (содержания в ней асфальтосмолистых веществ). Температура вспышкинефти колеблется от –35 до 1200С в зависимости от фракционногосостава и давления насыщенных паров. Нефть растворима в органическихрастворителях, в воде при обычных условиях практически нерастворима, но можетобразовывать с ней стойкие эмульсии.

Классификациянефти.

Нефть можно классифицироватьпо разным признакам.

1. Посодержанию серы:

a) Малосернистые(до 0,5 % S)

b) Сернистые (0,5-2% S)

c) Высокосернистые(св. 2 % S).

2. Попотенциальному содержанию фракций, выкипающих до 3500С:

a) Т1 – типнефти, в которой указанных фракций не меньше 45 %

b) Т2 – 30-44,9 %

c) Т3 – меньше 30%.

3. Попотенциальному содержанию масел:

a) М1 – не меньше25 %

b) М2 – меньше 25 %.

4. Покачеству масел:

a) ПодгруппаИ1 – с индексом вязкости масел больше 85

b) Подгруппа И2 – синдексом 40-85.

Сочетаниеобозначений класса, типа, группы, подгруппы и вида составляет шифртехнологической классификации нефти.

Составнефти

В зависимости отместорождения нефть имеет различный качественный и количественный состав. Так,например, бакинская нефть богата циклопарафинами и сравнительно беднапредельными углеводородами. Значительно больше предельных углеводородов вгрозненской и ферганской нефти. Пермская нефть содержит ароматическиеуглеводороды.

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 жидкостьпочти нерастворимая в воде и по элементарному составу содержащаяпреимущественно углеводороды с подмесью небольшого количества кислородных,сернистых, азотистых и минеральных соединений, что видно не только поэлементарному составу, но и по всем свойствам углеводородов. В бакинской(апшеронской) нефти Марковникови Оглоблин нашли от 86,6 до87,0% углерода и от 13,1 до 13,4% водорода…

Историческая справка. Оглоблин Николай Николаевич (1852-?). Русскийисторик – археограф. Служил архивариусом при Московском архиве МинистерстваЮстиции. Автор исследований «Обозрение историко-географических материалов 17 и18 века». Его обозрения архивных материалов по истории Сибири печатались вжурналах «Русская старина», «Исторический вестник», «Книговедение».

Историческая справка. Марковников Владимир Васильевич (1837-1904). Русскийхимик, ученик Бутлерова. Основные научные труды посвятил развитию теориихимического строения, исследованию нефти и нефтенов. Защитил магистерскуюдиссертацию «Об изомерии органических соединений», на основе воззренийБутлерова вывел правило Марковникова. В 1870-х получил все предсказанныетеорией строения изомерные двухосновные кислоты общей формулы C3H6(CO2H)2. впервые получил соединения с семи ивосьмичленными циклами, изучал механизм реакции этерификации, окислениезамещенных циклических кетонов и др. Исследовал соляные озера России.

…В пенсильванской нефти С. К. Девилль нашел 83-84% углерода, 13,7-14,7% водорода, врангунской (в Бирме) 83,8% углерода и 12,7% водорода, в огайской Мабери нашелтолько 83,6-85,8% углерода и 13,05-14,6% водорода. Недостающее до 100 отвечаетсодержанию кислорода, серы, азота, воды и минеральных подмесей. Количество серыв некоторых сортах нефти едва составляет несколько сотых % (например, вобыкновенной зеленой бакинской нефти всего 0.06%). Азота всегда мало,обыкновенно меньше 0,2%. Минеральных подмесей (золы) еще меньше и пока неизвестен ни один случай. Когда количество их доходило бы до 0,1%. Поэтому, завычетом суммы всех других составных начал, в сырой нефти надо принимать от 1 до4% кислорода. Это следует из того, что в нефти содержатся органические (жирныеи близкие к ним) кислоты, так как они содержат кислород. Различия вэлементарном составе, как видно, не велики, несмотря на значительную разностьсвойств. Однако все-таки разность состава сказывается в том, что на 12 грамм(атомное количество) углерода в американской нефти около 1,95 грамм водорода, ав бакинской только 1,82. Это доказывает, что во всей массе нефти содержитсявсегда меньше водорода, чем в углеводородах состава СnH2n (потому что для них на 12 частей углерода приходятся 2 частиводорода), и что от этого состава бакинская нефть дальше, чем американская, чтоподтверждается и знакомством с углеводородами, извлекаемыми из нефти.

Историческая справка. Сент – Клер Девилль Шарль (1814-1876). Французскийхимик, член Парижской АН (с 1861 г.). в 1849 получил азотный ангидрид(действием хлора на сухой нитрат серебра). В 1854 создал первый промышленныйспособ получения алюминия. Разработал методы очистки сырой платины и выделенияее остатков.

Составными началами нефти, помимо небольшой подмесикислородных, сернистых и других соединений, являются углеводороды, смеськоторых входит в состав различных очищенных продуктов, получаемых из нефти инаходящих разнообразное применение. Основным способом для отделения друг отдруга, как этих промышленных продуктов (всевозможных смесей), так исамостоятельных в химическом смысле углеводородов, содержащихся в нефти и еепродуктах, является перегонка, основанная на разной упругости пара разныхжидкостей при одной и той же температуре.

Нефть содержит смесь углеводородов разных рядов,преимущественно средних между жирными и ароматическими. Первые точныеисследования были сделаны в этом отношении около 1860 года Пелузом и Кагуром во Франции, Шорлеммеромв Англии и Уарреном в Америкепреимущественно над легкими углеводородами (бензином) пенсильванской нефти…

Историческая справка. Карл Шорлеммер (1834-1892). Немецкий химик-органик,глава Лондонского королевского общества. Работал в Оуэнском колледже вМанчестере. Основные работы посвящены исследованиям предельных углеводородов.Доказал равнозначность четырех валентных углеводородов (1868). Предложилсистематику органических соединений и создал на ее основе учебник. Имеет такжетруды по истории органической химии. Был прогрессивным общественным деятелем.

…Они показали, что в ней содержатся предельные(жирные) углеводороды СnH2n+2,начиная от газообразных (CH4всегда 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 тогоуже первые исследователи указали в нефти содержание углеводородов с меньшимколичеством водорода из рядов CnH2n, СnH2n-2 ит. д. Но при исследовании русской нефти профессором Марковниковым были обнаружены преобладающими углеводороды из ряданафтенов СnH2n. В начале 1880-ых годов Менделеев, извлек из разных образцов бензина бакинской нефтипентан С5Н12 и тем самым доказал, что и в нашей бакинскойнефти содержатся предельные углеводороды. В природной нефти содержатся иуглеводороды рядов СnH2n-2 и СnH2n-4, атакже и ароматические углеводороды, хотя и в очень малом количестве.

Таким образом, главную массу всех видов нефтиобразует смесь предельных СnH2n+2 углеводородов с нафтенами СnH2n с подмесью СnH2n-2 доСnH2n-6,преобладают же особенно в русской нефти нафтены, а предельных углеводородовболее в американской. Этому утверждению не противоречат даже самыевысококипящие твердые углеводороды (парафин, церезин), получаемые из нефти ипродуктов с нею сходственных (горный воск и др.). При этом и все явления,сопровождающие перегонку нефти, полностью объясняются.

Нефтьи способы ее переработки

Происхождениенефти

Истоки современных представлений о происхождениинефти возникли в XVIII – начале XIX века. М. В.Ломоносов заложил гипотезы органическогопроисхождения нефти, объясняя ее образование воздействием «подземного огня» на«окаменелые уголья», в результате чего, по его мнению, образовывались асфальты,нефти и «каменные масла». Идея о минеральном происхождении нефти впервые былавысказана

А. Гумбольдтом в 1805 году.

Историческая справка. Михаил Васильевич Ломоносов (1711-1765). Первыйрусский ученый – естествоиспытатель мирового значения, человекэнциклопедических знаний, разносторонних интересов и способностей, один изосновоположников физической химии, поэт, заложивший основы современноголитературного языка, художник, историк, поборник отечественного просвещения иразвития самостоятельной русской науки.

Развитие химии, эксперименты по неорганическомусинтезу углеводородов, проведенные М. Бертло (1866 год), Г. Биассоном (1871), послужили отправной точкой для развитиягипотезы минерального происхождения.

Историческая справка. Пьер Эжен Марселен Бертло (1827-1907). Французскийхимик и общественный деятель. Синтезировал огромное число органическихсоединений, относящихся к различным классам. Взаимодействием глицерина и жирныхкислот получил (1853-1854) аналог природных жиров, доказал возможности ихсинтеза. Его работы: синтезы метана, этилена, бензола. Исследовал скоростиобразование сложных эфиров из спиртов и кислот.

Д.И. Менделеев, придерживавшийся до 1867года представлений об органическом происхождении нефти, в 1877 годусформулировал известную гипотезу ее минерального происхождения, согласнокоторой нефть образуется на больших глубинах при высокой температуре вследствиевзаимодействия воды с карбидами металлов. За прошедшее столетие накопилосьогромное количество химических, геохимических и геологических данных,проливающих свет на проблему происхождения нефти. В настоящее времяпреобладающая часть ученых — химиков, геохимиков и геологов — считает наиболееобоснованными представления об органическом генезисе нефти, хотя имеютсяученные, которые до сих пор отдают предпочтение минеральной гипотезе ееобразования.

Все гипотезы минерального происхождения нефти объединяет идея синтезауглеводородов, кислородо-, серо- и азотосодержащих компонентов нефти изпростых исходных веществ — C, H2, CO, CO2, CH4, H2O и радикалов при высоких температурах ивзаимодействии продуктов синтеза с минеральной частью глубинных пород.

Д.И. Менделеев считал, что основой процессаобразования углеводородов является взаимодействие карбидов глубинных металлов сводой, которая проникает по трещинам с поверхности на большую глубину. Схемапроцесса представлялась следующим образом:

2FeC + 3H2O = Fe2O3+ C2H6

или в общем виде:

MCm + mH2O →MOm + (CH2)m

Образовавшиеся в газообразном состоянии углеводороды, по мнению

Д. И. Менделеева, поднимались затем в верхнюю холодную часть земнойкоры, где они конденсировались и накапливались в пористых осадочных породах.Карбиды металлов в то время в глубинных породах еще не были известны. Внастоящее время предположение Д. И. Менделеева подтвердилось, в глубинных породах найдены карбидыряда элементов (Fe3C, TiC, Cr2C3, WC,SiC). Но крупных скоплений они не образуют; этомельчайшие (доли миллиметра) редко встречающиеся и рассеянные в породахминеральные выделения. Поэтому процесс образования углеводородов в огромныхколичествах, которые известны в природе, с этих позиций объяснить оченьтрудно. Не вызывает сомнений сейчас также, что вода с поверхности по трещинамна большие глубины поступать не может. Но это и не существенно, флюидная фазаглубинных пород в определенных условиях содержит воду, поэтому в принципе еевзаимодействие с карбидами возможно. Вполне вероятно и образование простейшихуглеродах, однако вряд ли это возможно в больших количествах.

В 1892 году М. А. Соколовым была выдвинута гипотеза космического происхождениянефти. Суть ее сводится к тому же минеральному синтезу углеводородов из простыхвеществ, но на первоначальной, космической стадии формирования Земли.Предполагалось, что образовавшиеся углеводороды находились в газовой оболочке,а по мере остывания поглощались породами формировавшейся земной коры.Высвобождаясь затем из остывавших магматических пород, углеводороды поднималисьв верхнюю часть земной коры, где образовывали скопления. В основе этой гипотезыбыли данные о наличии углерода и водорода в хвостах комет и углеводородов вметеоритах.

В первой половине XX векаинтерес к гипотезе минерального происхождения нефти в основном был потерян.Поиски нефти велись во всем мире, исходя из представлений о ее органическомпроисхождении.

С 1950 года снова начал возрастать интерес к минеральной гипотезе,причиной чего была, по-видимому, недостаточная ясность в ряде вопросоворганической концепции, что и вызвало ее критику. Наибольшую известностьполучили представления Н. А. Кудрявцева. Они заметно изменялись во времени, но сущность их заключаются в том,что нефть и газ образуются в глубинных зонах Земли из смеси H2COCO2 и CH4 в результате реакцийпрямого синтеза углеводорода из CO и Н2:

CO + 3H2 = CH4 + H2,

а также полимеризация радикалов =CH, ‑CH2, CH3. Предполагалось, чтообразование углеводородов происходит из реакционной смеси в раздробленныхглубинными разломами участках литосферы. Прорыв находящихся под высокимдавлением углеводородов вверх, в осадочную толщу, приводит к образованиюзалежей нефти и газа.

В поисках доказательств абиогенного синтеза нефтинекоторые исследователи обращались к промышленным процессам получениясинтетических топлив (типа синтеза Фишера — Тропша). Однако по мере углублениязнаний о строении нефти отчетливо выявились глубокие различия в составеприродных и синтетических углеводородных смесей. Последние практически несодержат широко представленных в нефти сложно построенных углеводородныхмолекул, насыщенных структурных аналогов компонентов живого вещества — жирныхкислот, терпинов, стиролов и т. д.

Ряд аргументов сторонников минеральногопроисхождения нефти основан на термодинамических расчетах. Е. Б.Чикалюк попытался определить температурунефтеобразования по соотношению между некоторыми изомерными углеводородами,допуская, что высокотемпературный синтез приводит к образованиютермодинамически равновесных смесей. Рассчитанная таким образом температуранефтеобразования составила 450-900ºC, что соответствует температуреглубинной зоне 100-160 км в пределах верхней мантии Земли.

Однако для той же нефти расчет по другим изомернымпарам дает другие значения температуры, совершенно нереальные в условиях земнойкоры и мантии. В настоящее время доказано, что изомерные углеводороды нефтиявляются неравновесными системами. С другой стороны, расчеты термодинамическихсвойств углеводородов в области очень высоких давлений весьма условны из-занеобходимости прибегать к сверхдальним экстраполяциям.

В принципе в глубинных условиях Земли при наличии Си Н2 синтез СН4, его гомологов, а, может быть, инекоторых более высокомолекулярных соединений вполне возможно и происходит. Нопока нет достаточных ни теоретических, ни экспериментальных данных, которыемогли бы однозначно доказать возможности минерального синтеза такой сложной изакономерной по составу системы углеводородов, азото-, серо- икислородосодержащих соединений какой является природная нефть, которая обладаетоптической активностью и весьма сходна по многим признакам на молекулярном иизотопном уровнях с живым веществом организмов и биоорганическим веществомосадочных пород.

Геологические доказательства минеральной гипотезы —наличие следов метана и некоторых нефтяных углеводородов в глубинныхкристаллических породах, в газах и магмах, извергающихся из вулканов,проявления нефти и газа по некоторым глубинным разломам и т. п. — являютсякосвенными и всегда допускают двойную трактовку.

Внедряющиеся в земную кору глубинные породырасплавляют и ассимилируют осадочные породы с имеющимся в них биогенныморганическим веществом, жерла вулканов также проходят через осадочные толщи, причеминогда регионально нефте-газоносные, поэтому находимые в них СН4 инекоторые другие нефтяные углеводороды могли образоваться не только врезультате минерального синтеза, но и при термической деструкции захваченногобиогенного органического вещества осадочных пород или при поступлении нефти восадочные породы уже после остывания магматических пород. Но главноедоказательство состоит в большом сходстве химических и геохимическихпоказателей многих углеводородных и неуглеводородных соединений нефти с аналогичнымикомпонентами живого вещества организмов и биогенного органического веществасовременных осадков и древних осадочных пород.

Гениальная догадка М. В. Ломоносова об образовании нефти в результате воздействияповышенной температуры на биогенное органическое вещество осадочных породначала получать подтверждение в конце XIX— начале XXвеков при проведении экспериментальных химических и геологических исследований.

Энглер (1888 г.) при перегонке сельдевого жира получилкоричневого цвета масла, горючие газы и воду. В легкой фракции маселсодержались углеводороды от С5 до С9, во фракции больше300ºС парафины, нафтены, олефины и ароматические углеводороды. Возниклагипотеза образования нефти из жиров животного происхождения.

Историческая справка. Энглер Карл Освальд (1842-1925). Немецкийхимик-органик. Окончил Фрейбургский университет. Профессор университета в Галле(с 1872 г.) и высшей технической школы в Карлсруэ (1876-1919). Основные трудыпо химии и технологии нефти, предложил ряд приборов для ее исследований.Член-корр. Петербургской АН (с 1913).

В 1919 году Н. Д. Зелинский подвергнул перегонке озерный сапропелевый ил, почтинацело состоявший из растительного материала — остатков планктонных водорослейс высоким содержанием липидов…

Историческая справка. Зелинский Николай Дмитриевич (1861-1953). Русскийхимик – органик, академик АН СССР (с 1929 г.). Герой Социалистического труда (с1945 г). Один из основоположников учения об органическом катализе. Был в Санкт– Петербурге директором Центральной Лаборатории Министерства финансов (такжезаведующим кафедрой в Политехническом Институте). Научная деятельность оченьразносторонняя: работы по химии тиофена, стереохимии органических двуосновныхкислот, электропроводности в неводных растворах, химии углеводородов иорганическому катализу. в 1895-1907 впервые синтезировал ряд циклопентановых ициклогексановых углеводородов, послуживших эталонами для изучения химическихсвойств нефтяных фракций. В 1915 успешно использовал окисные катализаторы прикрекинге нефти.

…При этом были получены кокс, смолы, газ ипирогенетическая вода. Газ состоял из СН4, СО2, Н2 иН2S. Смола содержала бензин, керосин и тяжелыесмолистые вещества. В бензине были обнаружены алканы, нафтены и арены; вкеросине преобладали циклические полиметиленовые углеводороды. Полученнаясмесь углеводородов во многом была сходна с природной нефтью, тяжелые фракцииобладали оптической активностью.

Оптическая активность — одно из фундаментальных свойств, общих дляживого вещества, продуктов его преобразования и природных нефти. Приминеральном синтезе углеводородов возникают рацемические смеси, не обладающиеоптической активностью, поскольку они не содержат равное количество лево- иправовращающихся молекул, что выгодно с позиций термодинамики (такая смесь характеризуетсямаксимумом энтропии).

Для живой природы, напротив, характерна зеркальнаяасимметрия: все биогенные аминокислоты — левые, сахара — правые зеркальныеизомеры. Оптическая асимметрия органических молекул — достаточное основание дляутверждения о наличии живого вещества или продуктов его посмертногопреобразования. С этих позиций оптически активная нефть может быть толькопродуктом биосферы, а не минерального синтеза. Оптическая активность нефтисвязана главным образом с углеводородами типа тритерпанов и стеранов.

Получение оптически активных нефтеподобных продуктовпри перегонке органического вещества планктонных водорослей послужило основойдля гипотезы происхождения нефти из растительного материала. Этомуспособствовали и геологические исследования. При поисках и разведке нефтяныхместорождений геологи уже в XIX веке стали отмечать частую приуроченность нефтяныхзалежей к древним морским отложениям, обогащенным сапропелевым органическимвеществом, которые были названы нефте-материнскими.

Начиная с работ А. Д. Архангельского (1927 г.) и П. Д. Траска (1926 — 1932 гг.) развернулись исследованияорганического вещества современных осадков и древних осадочных пород.Значительное влияние на направление исследований оказал И. М. Губкин…

Историческая справка. Губкин Иван Михайлович (1871-1939). Советскийгеолог, создатель современной геологической Академии АН СССР. В 1917-18командирован в США для изучения нефтяной промышленности. Председатель ОсобойКомиссии по Курской Магнитной Аномалии. С 1930 в Московской горной Академиизаведующий кафедрой геологии и нефтяных месторождений. Основные труды погеологии нефти. В труде «Учение о нефти» 1932 г. изложил свои представления опроисхождении нефти, условиях формировании нефтяных месторождений. Разработалвопросы первичности и вторичности нефтяных залежей, миграции нефти и газа,классификация нефтяных залежей и закономерность их распределения. Работы озадании нефтяной базы между Волгой и Уралом изложены в «Урало-Волжскаянефтеносная область».

…Он подчеркивал, что широкое региональноераспространение месторождений нефти в осадочных толщах заставляет отброситьлюбые возможные экзотические источники для образования нефти и считать, чтоисточником нефти может быть только широко распространенное в осадочных породахрассеянное органическое вещество смешанного растительно-животногопроисхождения.

Детальные исследования выявили все большие черты сходства междууглеводородами рассеянного органического вещества осадочных пород, названных Н.Б. Вассоевичем микронефтью, и нефти из ееместорождений…

Историческая справка. Вассоевич Николай Брониславович (1902-?). русский геолог, член-корр. АН СССР. В 1924-40 изучал геологическое строение инефтегазоносность Сев. Кавказа, Грузии, Азербайджана и севера Сибири. В 1940-63работал во Всесоюзном нефтяном научно – исследовательском институте, гдезанимался основными проблемами литологии и нефтяной геологии. Был заведующимкафедрой геологии и геохимии горючих ископаемых геологического факультета МГУ.Его основные труды были по методике изучения флишевых отложений, а также потеории осадочно-миграционного (органического) происхождения нефти.

…Особое значение имело открытие в нефти,унаследованных от животного вещества биомолекул («химических ископаемых», поаналогии с палеонтологическими).

Важными «биогенными метками» являются свойственныеживому веществу многие изопреноидные углеводороды, возникновение которыхсвязывают с фитолом — периферическим структурным элементом молекулы хлорофилла.Благодаря большому сходству в молекулярной структуре между стероидами истеранами, тритерпеноидами и тритерпанами живого вещества и нефти, ихприсутствие является надежным показателем органического генезиса нефти.

По стереохимическим особенностям нефтяные стераны итритерпаны все-таки несколько отличаются от исходных биологических соединений,что связано с изменениями при термическом превращении пространственногостроения одного или нескольких хиральных центров биомолекул. Пентоциклическиетритерпены встречаются в основном в наземных растениях. В органическом веществеморских осадочных пород и в нефти распространены тетрациклические углеводороды- стераны, свойственные сине-зеленым планктонным водорослям, которые явилисьодним их основных биопродуцентов при накоплении сапропелевого органическоговещества в морских осадков в течение всего геологического времени.

К унаследованным биогенным структурам относятся и нормальныеалканы. Содержание их в нефти достигает 10-15, а иногда и 30%. свидетельствомобразования н-алканов из биогенных жирных кислот являются случаи преобладания вмалопреобразованных нефти н-алканов с нечетным числом атомов углеводородов над«четными». Для живого вещества и образованного из него органического веществаосадков всегда характерно преобладание жирных кислот с четным числом атомов углерода.

Постепенное сглаживание этих первичных генетических признаков допримерно одинаковой концентрации «четных» и «нечетных» н-алканов и ворганическом веществе нефти материнских пород и нефтезалежей происходит по меренарастания глубины и температуры в недрах вследствие вторичных реакций.

Таким образом, по многим признакам на молекулярномуровне и наличию «биомаркеров» прослеживается связь между живым веществоморганизмов, органическим веществом осадочных нефте-материнских пород и нефти взалежах. Суммарное количество унаследованных от живого вещества биогенныхмолекулярных структур иногда достигает в нефти 30% от их массы.

Детальное изучение состава и распределения«биомаркеров» в органическом веществе осадочных пород и в нефти позволяет нетолько утверждать органическое происхождение нефти, но даже определять дляконкретных залежей, из каких именно отложений в них поступали нефтяныеуглеводороды при формировании месторождений.

Известно, что нефть распределена в осадочных толщахнеравномерно, и это также понятно с позиций органической концепции ееобразования. Исходная для нефти органическое вещество накапливалось в осадках втечение геологического времени неравномерно. Максимумам его накопления вдевонских, юрско-меловых и третичных отложениях соответствуют максимальныемассы образовавшихся рассеянных нефтяных углеводородов в нефте-материнскихотложениях этого возраста и максимумы запасов нефти в открытых месторождениях.

Таким образом, все химические, геохимические игеологические данные с несомненностью свидетельствуют об органическомпроисхождении нефти.

Известно, что при нагревании сапропелевых сланцев до150-170º С начинается слабое термическое разложение термического вещества,приводящее к повышению выхода экстрактивных веществ; при 200º С их образуетсязаметно больше, а при 370-400º С после нагревания в течение 1 часа уже до60-80% органического вещества сланцы переходят в растворимое состояние.Образуется много асфальтово-смолистых веществ, содержащих все основные классынефтяных углеводородов, а также газы (СO2, CH4, H2S) и пирогенетическая вода.

В принципе тот же самый процесс термического (илитермокаталитического) разложения происходит и в природных условиях припогружении содержащих сапропелевое органическое вещество отложений поднакапливающиеся над ними более молодыми осадками. Только в природных условияхон протекает крайне медленно, со скоростью погружения осадков обычно от 50-100до 300 м/млн. лет. Опускание на глубину 2-3 км, характеризующуюся большей частизалежей образовавшийся нефти и температурой до 150-160ºС осуществляется завремя от 10 до 60 млн. лет. Такой очень медленный природный «технологический»процесс термического превращения органического вещества с подъемом температурына один градус Цельсия за 60-400 тыс. лет трудно себе представить, однакопроведенные исследования подтверждают, что в природных условиях ондействительно реализуется очень широко во многих впадинах, заполненных мощнымитолщами накопленных осадков. Детальные геолого-геохимические исследованияпозволили ученым проследить последовательные стадии этого процесса.

Балансовые расчеты термического превращениясапропелевого органического вещества и процессов эмиграции нефтяныхуглеводородов по полученным экспериментальным данным позволили создатьтеоретическую количественную модель образования нефти. Главная фазанефтеобразования характеризуется максимальной скоростью генерации нефтяныхуглеводородов, обычно в глубинном диапазоне 2-3 км при температуре от 80-90 до150-160ºС. При низком геотермическом градиенте, медленном нарастаниитемпературы с глубиной главной фазы нефтеобразования реализуется в болееглубокой зоне, примерно до 6-8 км. Общее количество образующихся битуминозныхвеществ и нефтяных углеводородов превышает 30%, а количество эмигрировавшей впористые пласты коллекторы нефти достигает 20% от исходной массы сапропелевогоорганического вещества.

Всплывание нефти, вынесенной из глинистых нефте-материнских пород вводонасыщенные пористые пласты, приводит постепенно к образованию ее скоплений(залежей) в наиболее приподнятых участках пластов (на антиклинальныхструктурах). Процесс нефтеобразования и формирования ее залежей на этомзаканчивается.

Разведканефти

Цель нефтеразведки – выявление,геолого-экономическая оценка и подготовка к разработке залежей нефти. Нефтеразведкапроизводится с помощью геологических, геофизических, геохимических и буровыхработ в рациональном сочетании и последовательности.

На первой стадии поискового этапа в бассейнах с неустановленной нефтегазоносностью либо для изучения слабо исследованныхтектонических зон или нижних структурных этажей в бассейнах с установленнойнефтегазоносностью проводятся региональные работы. Для этого осуществляютсяаэромагнитная, геологическая и гравиметрическая съемки, геохимическиеисследования вод и пород, профильное пересечение территории электро- исейсморазведкой, бурение опорных и параметрических скважин. В результатеустанавливаются районы для дальнейших поисковых работ.

На второй стадии производится более детальноеизучение нефтегазоносных зон путем детальной гравиразведки,структурно-геологической съемки, электро- и сейсморазведки, структурногобурения.

Производится сравнение снимков масштабов 1:100.000 – 1:25.000.уточняется оценка прогнозов нефтегазоносности, а для структур с доказаннойнефтегазоносностью, подсчитываются перспективные запасы.

На третьей стадии производится бурение поисковыхскважин с целью открытий месторождений. Первые поисковые скважины бурятся намаксимальную глубину. Обычно первым разведуется верхний этаж, а затем болееглубокие. В результате дается предварительная оценка запасов.

Разведывательный этап – завершающий вгеологоразведочном процессе. Основная цель – подготовка к разработке. Впроцессе разведки должны быть оконтурены залежи, определены литологическийсостав, мощность, нефтегазонасыщенность. По завершению разведочных работподсчитываются запасы и даются рекомендации о вводе месторождения в разработку.Эффективность поиска зависит от коэффициента открытий месторождений –отношением числа продуктивных площадей к общему числу разбуренных поисковымбурением площадей.

Добычанефти

Почти вся добываемая в мире нефть, извлекаетсяпосредством буровых скважин, закрепленных стальными трубами высокого давления.Для подъема нефти и сопутствующих ей газа и воды на поверхность скважина имеетгерметичную систему подъемных труб, механизмов и арматуры, рассчитанную наработу с давлениями, соизмеримыми с пластовыми. Добыче нефти при помощи буровыхскважин предшествовали примитивные способы: сбор ее на поверхности водоемов,обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, посредством колодцев.

Сбор нефти споверхности водоемов – это, очевидно, первый по времени появления способдобычи, который до нашей эры применялся в Мидии, Вавилонии и Сирии. Сбор нефтив России, с поверхности реки Ухты начат Ф.С. Прядуновым в 1745 г.В 1858 на полуострове Челекен нефть собирали в канавах, по которым вода стекалаиз озера. В канаве делали запруду из досок с проходом воды в нижней части:нефть накапливалась на поверхности.

Разработкапесчаника или известняка, пропитанного нефтью, и извлечение из него нефти,впервые описаны итальянским ученым

Ф. Ариосто в15 веке. Недалеко от Модены в Италии такие нефтесодержащие грунты измельчалисьи подогревались в котлах. Затем нефть выжимали в мешках при помощи пресса. В1833 –1845 г.г. нефть добывали из песка на берегу Азовского моря. Песокпомещали в ямы с покатым дном и поливали водой. Вымытую из песка нефть собиралис поверхности воды пучками травы.

Добыча нефти изколодцев производилась в Киссии, древней области между Ассирией и Мидией в5 веке до нашей эры при помощи коромысла, к которому привязывалось кожаноеведро. Подробное описание колодезной добычи нефти в Баку дал немецкийнатуралист Э. Кемпфер. Глубина колодцев достигала 27 м, их стенкиобкладывались камнем или укреплялись деревом.

Добыча нефтипосредством скважин начала широко применяться с 60-х г. 19 века. Вначаленаряду с открытыми фонтанами и сбором нефти в вырытые рядом со скважинамиземляные амбары добыча нефти осуществлялась также с помощью цилиндрическихведер с клапаном в днище. Из механизированных способов эксплуатации впервые в1865 в США была внедрена глубоконасосная эксплуатация, которую в 1874 гприменили на нефтепромыслах в Грузии, в 1876 в Баку. В 1886 г В.Г. Шуховпредложил компрессорную добычу нефти, которая была испытана в Баку в1897г. Более совершенный способ подъема нефти из скважины – газлифт –предложил в 1914 г М.М. Тихвинский.

Процесс добычинефти, начиная от притока ее по пласту к забоям скважин и до внешней перекачкитоварной нефти с промысла, можно разделить условно на 3 этапа.

üДвижение нефти по пласту к скважинам благодаря искусственносоздаваемой разности давлений в пласте и на забоях скважин.

üДвижение нефти от забоев скважин до их устьев на поверхности –эксплуатация нефтяных скважин.

üСбор нефти и сопровождающих ее газа и воды на поверхности, ихразделение, удаление минеральных солей из нефти, обработка пластовой воды, сборпопутного нефтяного газа.

Под разработкой нефтяногоместорождения понимается осуществление процесса перемещения жидкостей и газа впластах к эксплуатационным скважинам. Управление процессом движения жидкостей игаза достигается размещением на месторождении нефтяных, нагнетательных иконтрольных скважин, количеством и порядком ввода их в эксплуатацию, режимомработы скважин и балансом пластовой энергии. Принятая для конкретной залежисистема разработки предопределяет технико-экономические показатели. Передзабуриванием залежи проводят проектирование системы разработки. На основанииданных разведки и пробной эксплуатации устанавливают условия, при которых будетпротекать эксплуатация: ее геологическое строение, коллекторские свойства пород(пористость, проницаемость, степень неоднородности), физические свойстважидкостей в пласте (вязкость, плотность), насыщенность пород нефти водой игазом, пластовые давления. Базируясь на этих данных, производят экономическуюоценку системы, и выбирают оптимальную.

При глубокомзалегании пластов для повышения нефтеотдачи в ряде случаев успешно применяетсянагнетание в пласт газа с высоким давлением.

Извлечение нефти изскважин производится либо за счет естественного фонтанирования под действиемпластовой энергии, либо путем использования одного из несколькихмеханизированных способов подъема жидкости. Обычно в начальной стадииразработки действует фонтанная добыча, а по мере ослабления фонтанированияскважину переводят на механизированный способ: газлифтный или эрлифтный,глубинонасосный (с помощью штанговых, гидропоршневых и винтовых насосов).

Газлифтный способвносит существенные дополнения в обычную технологическую схему промысла, таккак при нем необходима газлифтная компрессорная станция с газораспределителем игазосборными трубопроводами.

Нефтяным промысломназывается технологический комплекс, состоящий из скважин, трубопроводов, иустановок различного назначения, с помощью которых на месторожденииосуществляют извлечение нефти из недр Земли.

На месторождениях,разрабатываемых с помощью искусственного заводнения, сооружают системуводоснабжения с насосными станциями. Воду берут из естественных водоемов спомощью водозаборных сооружений.

В процессе добычинефти важное место занимает внутрипромысловый транспорт продукции скважин,осуществляемый по трубопроводам. Применяются 2 системы внутрипромысловоготранспорта: напорные и самотечные. При напорных системах достаточнособственного давления на устье скважин. При самотечных движение происходит засчет превышения отметки устья скважины над пометкой группового сборного пункта.

При разработкенефтяных месторождений, приуроченных к континентальным шельфам, создаютсяморские нефтепромыслы.

Очистканефти

Первый завод по очистке нефти был построен в Россиив 1745 г., в период правления Елизаветы Петровны, на Ухтинском нефтяномпромысле. В Петербурге и в Москве тогда пользовались свечами, а в малых городах– лучинами. Но уже тогда во многих церквях горели неугасаемые лампады. В нихналивалось гарное масло, которое было не чем иным, как смесью очищенной нефти срастительным маслом. Купец Набатов был единственным поставщикомочищенной нефти для соборов и монастырей.

В конце XVIII столетия былаизобретена лампа. С появлением ламп возрос спрос на керосин.

Очистка нефти – удаление из нефтепродуктовнежелательных компонентов, отрицательно влияющих на эксплуатационные свойстватоплив и масел.

Химическая очистка производится путемвоздействия различных реагентов на удаляемые компоненты очищаемых продуктов.Наиболее простым способом является очистка 92-92% серной кислотой и олеумом,применяемая для удаления непредельных и ароматических углеводородов.

Физико-химическая очистка производится спомощью растворителей, избирательно удаляющих нежелательные компоненты изочищаемого продукта. Неполярные растворители (пропан и бутан) используются дляудаления из остатков переработки нефти (гудронов), ароматических углеводородов(процесс деасфальтации). Полярные растворители (фенол и др.) применяются дляудаления полициклических ароматических углеродов с короткими боковыми цепями,сернистых и азотистых соединений из масляных дистиллятов.

При адсорбционной очистке из нефтепродуктовудаляются непредельные углеводороды, смолы, кислоты и др. адсорбционную очисткуосуществляют при контактировании нагретого воздуха с адсорбентами илифильтрацией продукта через зерна адсорбента.

Каталитическая очистка – гидрогенизация вмягких условиях, применяемая для удаления сернистых и азотистых соединений.

Перегонканефти

Братья Дубинины впервые создали устройство дляперегонки нефти. С 1823 г. Дубинины стали вывозить фотоген (керосин) многимитысячами пудов из Моздока внутрь России. Завод Дубининых был очень прост: котелв печке, из котла идет труба через бочку с водой в пустую бочку. Бочка с водой– холодильник, пустая – приемник для керосина.

В Америке впервыеопыты по перегонке нефти осуществил в 1833 г. Силлиман.

На современном заводе вместо котла устраивается ложнаятрубчатая печь. Вместо трубки для конденсации и разделения паров сооружаютсяогромные ректификационные колонны. А для приёма продуктов перегонкивыстраиваются целые городки резервуаров.

Нефть состоит из смеси различных веществ (главным образомуглеводородов) и потому не имеет определённой точки кипения. На трубчаткахнефть подогревают до 300-325о. При такой температуре более летучиевещества нефти превращаются в пар.

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

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

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

Нефтяники нашли способ перегонки нефти без разложения углеводородов.

Вода кипит при 100о тогда, когда давление равно атмосфере,или 760 мм. рт. ст. Но она может кипеть, например, и при 60о. Дляэтого надо лишь понизить давление. При давлении в 150 мм термометр покажетвсего 60о.

Чем меньше давление, тем скорее закипает вода. То же самоепроисходит с нефтью. Многие углеводороды в условиях атмосферного давления кипяттолько при 500о. Следовательно, при 325о эти углеводородыне кипят.

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

На этом законе основана перегонка в вакууме, т. е. припониженном давлении. На современных заводах нефть перегоняется или податмосферным давлением, или под вакуумом, чаще всего заводы состоят из двухчастей – атмосферной и вакуумной. Такие заводы так и называютсяатмосферно-вакуумные. На этих заводах получаются одновременно все продукты:бензин, лигроин, керосин, газойль, смазочные масла и нефтяной битум.Неиспарившихся частей при такой перегонки остаётся гораздо меньше, чем приатмосферной.

Дружнее происходит испарение нефти, когда в установку вводитсяпар.

Сложна и интересна работа ректификационной колонны. В этой колоннепроисходит не только разделение веществ по их температурам кипения, ноодновременно производится дополнительное многократное кипячениеконденсирующейся жидкости.

Колонны делаются очень высокими – до 40 м. Внутри ониразделяются горизонтальными перегородками – тарелками – с отверстиями. Надотверстиями устанавливаются колпачки.

Смесь углеводородных паров из печи поступает в нижнюю частьколонны.

Навстречу неиспарившемуся остатку нефти снизуколонны подаётся перегретый пар. Этот пар прогревает неиспарившийся остаток иувлекает с собой все лёгкие углеводороды вверх колонны. В нижнюю часть колонныстекает освобождённый от лёгких углеводородов тяжёлый остаток – мазут, а парыодолевают тарелку за тарелкой, стремясь к верху колонны.

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

Температура паров выше температуры соляра, и соляр сновакипит.

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

В соляре, выходящем из колонны, поэтому нет бензина иликеросина.

В колоннах бывает 30-40 тарелок, разделённых на секции. Черезвсе тарелки проходят пары, на каждой они пробулькивают через слойсконденсировавшихся паров и в промежутках между ними встречают падающие сверхней тарелки капли лишнего, не убравшегося на верхнюю тарелку конденсата.

Принципиальная технологическая схемаустановки для атмосферно-вакуумной перегонки нефти. Аппараты 1, 3 – атмосферныеректификационные колонны; 2 — печи для нагрева нефти и мазута; 4 — вакуумнаяректификационная колонна; 5 – конденсаторы – холодильники; 6 – теплообменники.

Линии: I – нефть; II – легкий бензин; III– отбензиненая нефть; IV– тяжелый бензин; V – керосин игазойль; VI – водяной пар; VII – мазут; VIII – газы разложения;

IX – масляные фракции; Х – гудрон.

В колонне непрерывно идёт сложная, кропотливая работа. Углеводородысобираются в секциях по температурам кипения. Для каждой группы углеводородовв колонне имеются свои секции и свой выход.

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

Когда они соберутся вместе, они из колонны выходят вхолодильник, а из холодильника – в приёмник.

Из самых верхних секций колонны идёт не бензин, апары бензина, так как температура вверху колонны выше температуры легко кипящихчастей бензина. Пары бензина идут сначала в конденсатор.

Здесь они превращаются в бензин, который направляется также вхолодильник, а затем в приёмник.

Крекингнефтепродуктов

Выход бензина изнефти можно значительно увеличить (до 65-70 %) путем расщепления углеводородовс длинной цепью, содержащихся, например, в мазуте, на углеводороды с меньшейотносительной молекулярной массой. Такой процесс называется крекингом (от англ.Crack- расщеплять).

Крекингом называетсяпроцесс расщепления углеводородов, содержащихся в нефти, в результате которогообразуются углеводороды с меньшим числом атомов углерода в молекуле.

Крекинг изобрелрусский инженер В.Г. Шухов в 1891 г. В 1913 г изобретение Шухованачали применять в Америке. В настоящее время в США 65% всех бензиновполучается на крекинг — заводах.

Историческая справка. Владимир Григорьевич Шухов (1853-1939). Строитель и механик, нефтяники теплотехник, гидротехник и судостроитель, ученый и изобретатель. По проектамШухова было построено более 500 стальных мостов. Шухов впервые предложилиспользовать вместо сложных шарниров простые соединения на заклепках.Чрезвычайно интересны работы Шухова по сооружению металлических сетчатыхоболочек. Изобрел крекинг нефти. Нефтепроводы, по которым нефть перекачивается,также сделаны по его формулам. Резервуары для хранения нефти также его заслуга.

Наши нефтяники часторассказывают о судебной тяжбе двух американских фирм. Около 25 лет назадамериканская фирма «Кросса» обратилась в суд с жалобой на то, что фирма«Даббса» присвоила себе ее изобретение – крекинг. Фирма «Кросса» требовала сдругой большую сумму денег за «незаконное» использование изобретения. Суд встална сторону «Кросса». Но на суде адвокат фирмы «Даббса» заявил, что крекингизобретен не той и не другой фирмой, а русским инженером Шуховым.Шухов тогда был жив. Приехали к нему в Москву американцы испросили, чем он может доказать, что крекинг изобретен им. Шуховвынул из стола документы, из которых было ясно, что свой крекинг Шуховзапатентовал еще 35 лет назад до тяжбы этих двух фирм.

Аппаратура крекинг– заводов в основном та же, что и для перегонки нефти. Это – печи, колонны. Норежим переработки другой. Сырье тоже другое. Процесс расщепления ведется приболее высоких температурах (до 6000С), часто при повышенномдавлении. При таких температурах крупные молекулы углеводородов раздробляютсяна более мелкие.

Мазут густ и тяжел,его удельный вес близок к единице. Это потому, что он состоит из сложных и крупныхмолекул углеводородов. Когда мазут подвергается крекингу, часть составляющихего углеводородов распадаются на более мелкие, а из мелких углеводородов какраз и составляются легкие нефтяные продукты – бензин, керосин.

При крекинге нефтьподвергается химическим изменениям. Меняется строение углеводородов. Ваппаратах крекинг – заводов происходят сложные химические реакции. Эти реакцииусиливаются, когда в аппаратуру вводят катализаторы.

Одним из такихкатализаторов является специально обработанная глина. Эта глина в мелкомраздробленном состоянии – в виде пыли – вводится в аппаратуру завода.Углеводороды, находящиеся в парообразном состоянии, соединяются с пылинкамиглины и раздробляются на их поверхности. Такой крекинг называется крекингом спылевидным катализатором. Этот вид крекинга широко распространен.

Катализатор потомотделяется от углеводородов. Углеводороды идут своим путем на ректификацию и вхолодильники, а катализатор – в свои резервуары, где его свойствавосстанавливаются.

Процесскрекинга происходит с разрывом углеводородных цепей и образованием болеепростых предельных и непредельных углеводородов, например:

/> С16Н34 С8Н18 + С8Н16

гексадекан октан октен

образовавшиеся веществамогут разлагаться далее:

/> С8Н18 С4Н10 +С4Н8

октан бутан бутен

/> С4Н10 С2Н6 + С2Н4

бутан этан этилен (этен)

Выделившийся в процессекрекинга этилен широко используется для производства полиэтилена и этиловогоспирта.

Расщепление молекулуглеводородов протекает по радикальному механизму. Вначале образуются свободныерадикалы:

/> СН3 – (СН2)6 – СН2: СН2 –(СН2)6 – СН3 t

/> t CН3– (СН2)6 – СН2 . + .СН2 – (СН2)6 – СН3

Свободные радикалы химическиочень активны и могут участвовать в различных реакциях. В процессе крекингаодин из радикалов отщепляет атом водорода (а), а другой – присоединяет (б):

/>а) CН3 – (СН2)6 – СН2 . СН3 – (СН2)5 – СН=СН2+ НО<sup/>

1-октен

/>б)CН3 – (СН2)6 – СН2 . + СН3 – (СН2)6 – СН3

октан

Различают 2 видакрекинга: термический и каталитический.

Термическийкрекинг

Расщепление молекулуглеводородов протекает при более высокой температуре (470-5500С).Процесс протекает медленно, образуются углеводороды с неразветвленной цепьюатомов углерода.

В бензине,полученном в результате термического крекинга, наряду с предельнымиуглеводородами, содержится много непредельных углеводородов. Поэтому этотбензин обладает большей детонационной стойкостью, чем бензин прямой перегонки.

В бензинетермического крекинга содержится много непредельных углеводородов, которыелегко окисляются и полимеризуются. Поэтому этот бензин менее устойчив прихранении. При его сгорании могут засориться различные части двигателя. Дляустранения этого вредного действия к такому бензину добавляют окислители.

Каталитическийкрекинг

Расщепление молекул углеводородов протекает вприсутствии катализаторов и при более низкой температуре (450-5000С).

Главное внимание уделяют бензину. Его стараютсяполучить больше и обязательно лучшего качества. Каталитический крекинг появилсяименно в результате долголетней, упорной борьбы нефтяников за повышение качествабензина. По сравнению с термическим крекингом процесс протекает значительнобыстрее, при этом происходит не только расщепление молекул углеводородов, но иих изомеризация, т.е. образуются углеводороды с разветвленной цепью атомовуглеродов.

Бензин каталитического крекинга по сравнению сбензином термического крекинга обладает еще большей детонационной стойкостью,ибо в нем содержатся углеводороды с разветвленной цепью углеродных атомов.

В бензине каталитического крекинга непредельныхуглеводородов содержится меньше, и поэтому процессы окисления и полимеризации внем не протекают. Такой бензин более устойчив при хранении.

Риформинг

Риформинг – (от англ. Reforming– переделывать, улучшать) промышленный процесс переработки бензиновых илигроиновых фракций нефти с целью получения высококачественных бензинов иароматических углеводородов. При этом молекулы углеводородов в основном нерасщепляются, а преобразуются. Сырьем служит бензинолигроиновая фракция нефти.

До 30-х годов 20 века риформинг представлял собойразновидность термического крекинга и проводился при 5400С дляполучения бензина с октановым числом 70-72.

С 40-х годов риформинг – каталитический процесс,научные основы которого разработаны Н.Д. Зелинским, а такжеВ.И. Каржевым, Б.Л.

Молдавским. Впервыеэтот процесс был осуществлен в 1940 г в США.

Его проводят в промышленной установке, имеющейнагревательную печь и не менее 3-4 реакторов при t350-5200С, в присутствии различных катализаторов: платиновых иполиметаллических, содержащих платину, рений, иридий, германий и др. воизбежание дезактивации катализатора продуктом уплотнения коксом, риформингосуществляется под высоким давлением водорода, который циркулирует черезнагревательную печь и реакторы. В результате риформинга бензиновых фракций нефтиполучают 80-85 % бензин с октановым числом 90-95, 1-2% водорода и остальноеколичество газообразных углеводородов. Из трубчатой печи под давлением нефтьподается в реакционную камеру, где и находится катализатор, отсюда она идет вректификационную колонну, где разделяется на продукты.

Большое значение имеет риформинг для производстваароматических углеводородов (бензола, толуола, ксилола и др.). Ранее основнымисточником получения этих углеводородов была коксовая промышленность.

Перспективына будущее

В настоящее времянефтехимия дает почти четверть всей химической продукции. Нефть – ценнейшееприродное ископаемое, открывшее перед человеком удивительные возможности«химического перевоплощения». Всего производных нефти насчитывается уже около 3тысяч.

Нефть занимаетведущее место в мировом топливно-энергетическом хозяйстве. Ее доля в общемпотреблении энергоресурсов непрерывно растет. Нефть составляет основутопливно-энергетических балансов всех экономически развитых стран.

Продукты,получаемые из нефти, их применение

Из нефти выделяют разнообразные продукты, имеющиебольшое практическое значение. Вначале от нее отделяют растворенныеуглеводороды (преимущественно метан). После отгонки летучих углеводородов нефтьнагревают. Первыми переходят в газообразное состояние и отгоняются углеводородыс небольшим числом атомов углерода в молекуле, имеющие относительно низкуютемпературу кипения. С повышением температуры смеси перегоняются углеводороды сболее 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. Основные фракции нефтиследующие:

1. Фракция, собираемая от 400до 2000С, — газолиноваяфракция бензинов – содержит углеводороды от С5Н12 доС11Н24. При дальнейшей перегонке выделенной фракцииполучают: газолин (от 400 до 700С), бензин (от700до 1200С) – авиационный, автомобильный и т.д.

2. Лигроиновая фракция, собираемая в пределах от 1500до2500 С, содержит углеводороды от С8Н18 до С14Н30.Лигроин применяется как горючее для тракторов.

3. Керосиновая фракция включает углеводороды от С12Н26до С18Н38 с температурой кипения от 1800до 3000С. керосин после очистки используется в качестве горючего длятракторов, реактивных самолетов и ракет.

4. Газойль (выше 2750С) – дизельное топливо.

5. Мазут – остаток от перегонки. Содержит углеводороды с большимчислом атомов углерода (до многих десятков) в молекуле. Мазут также разделяютна фракции:

a) Соляровыемасла – дизельное топливо,

b) Смазочныемасла (авиатракторные, авиационные, индустриальные и др.),

c) Вазелин(основа для косметических средств и лекарств).

И др.

Из некоторых сортов нефти получают парафин(для производства спичек, свечей и др.). После отгонки остается гудрон.Его широко применяют в дорожном строительстве.

Применение продуктов крекинга.

Менделеев говорил онефти, что она является ценным сырьем для производства многих органическихпродуктов.