03 02 2018 Природные источники углеводородов Урок

03. 02. 2018 Природные источники углеводородов Урок № 2. Нефть.

Первые десять стран по разведанным ресурсам нефти Страна Ресурсы, млрд. т Саудовская Аравия 43. 1 Ирак 16. 7 ОАЭ 16. 2 Кувейт 15. 7 Иран 14. 9 Венесуэла 10. 7 Мексика 8. 5 Россия 6. 7 США 3. 8 Ливия 3. 8

Нефть

Основные нефтяные базы России Нефтяная база Крупнейшие месторождения Западно. Сибирская(70%) Самотлорское Сургутское Ромашкинское Туймазинское Ишимбаевское Ухтинское Волго-Уральская (25%) Тимано-Печорская

нефть НЕФТЬ - ЭТО ПРИРОДНАЯ ГОРЮЧАЯ МАСЛЯНИСТАЯ ЖИДКОСТЬ, КОТОРАЯ СОСТОИТ ИЗ СМЕСИ УГЛЕВОДОРОДОВ САМОГО РАЗНООБРАЗНОГО СТРОЕНИЯ. Нефть включает в себя большую и сложную группу жидких, газообразных и твердых углеводородов, т. е. соединения углерода и водорода, а также иных примесей (азот, кислород и серу).

Нефть Углеводороды: алканы, циклоалканы, арены. Кислородные соединения: нафтеновые кислоты, фенолы. Сернистые соединения: алкил-сульфиды, меркаптаны. Неорганические соединения: кремнезём, алюминий, известь, оксиды железа и марганца Азотсодержащие соединения.

Состав нефти различных месторождений

Физические свойства нефти Нефть – маслянистая жидкость от светло-бурого до черного цвета с характерным запахом. Она немного легче воды и практически в ней не растворяется. У нефти нее нет определенной температуры кипения (обычно выше 280 С). Нефть сильно варьирует по цвету (от светлокоричневой, почти бесцветной, до темно-бурой, почти черной) и по плотности (от легкой 0, 65 -0, 70 г/см 3, до тяжелой 0, 98 -1, 05 г/см 3).

Нефть различных месторождений

Происхождение нефти Концепции Органическая Неорганическая Органические остатки, Нефть образуется на захороненные в осадоч- больших глубинах в манных породах, с течением тии Земли. Углеводоровремени разлагаются, ды были частью пород, превращаясь в нефть из которых состояла и природный газ, кото- Земля и которые стали рые затем скапливают- затвердевать около ся в верхних пластах 4. 5 млрд. лет назад. осадочных пород. Таким образом, нефть появилась во времена образования Земли

История нефти 6000— 4000 лет до н. э берега Ефрата. Нефть исполь6000— 4000 лет до н. э зовалась в качестве топлива, а нефтяные битумы для строительного и дорожного дела. Подтверждено рас- копками, установившими существование нефтяных промыслов 6 век до н. э. Вавилонский царь Навуходоносор II топил нефтью гигантскую печь, в которой попытался сжечь 3 еврейских юношей, что ему не удалось. (свидетельство из Библии)

История нефти Древняя Греция Нефть использовалась в качестве топлива. (упоминание в трудах Плутарха и Диоскорида) Древний Египет нефть бальзамирования умерших использовалась для 1 в до н. э. Суруханы около Баку. Было известно о залежах нефти.

Сбор нефти с поверхности водоемов – это, очеви- дно, первый по времени появления способ добы- чи, который до нашей эры применялся в Мидии, Вавилонии и Сирии. Сбор нефти в России, с поверхности реки Ухты на- чат Ф. С. Прядуновым в 1745 г. Первый завод по очистке нефти был построен в России в 1745 г. , в период правления Елизаветы Петровны, на Ухтинском нефтяном промысле. Купец Набатов был единственным поставщиком очищенной нефти для соборов и монастырей. Добыча нефти посредством скважин начала широко применяться с 60 -х г. 19 века.

Так выглядели первые нефтяные вышки

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

В Америке впервые опыты по перегонке нефти осуществил в 1833 г Силлиман. 1833 г На современном заводе вместо котла устраивается сложная трубчатая печь. Вместо трубки для конденсации и разделения паров сооружаются огромные ректификационные колонны, а для приёма продуктов перегонки выстраиваются целые городки резервуаров.

Основы учения о нефти и нефтепереработке были заложены русски- ми и продолжены далее советски- ми учёными.

Дмитрий Иванович Менделеев Впервые обратил внимание на то, что нефть является важнейшим источником химического сырья, а не только топливом; он посвятил ряд работ происхождению и рациональной переработке нефти «Нефть – не топливо, топить можно и ассигнациями»

Владимир Васильевич Маркоников Большое значение имели работы В. В. Марковникова (80 -е гг. 19 в. ), посвящённые изучению состава нефти; им был открыт в нефти новый класс углеводородов, названный им нафтенами, и изучено строение многих углеводородов

Николай Дмитриевич Зелинский Продолжая работы Марковникова, Н. Д. Зелинский разработал в 1918 каталитический способ получения бензина из тяжёлых остатков нефти. «Химику всегда трудно примириться с тем, что он видит, когда сжигается нефть в топках»

Сергей Семенович Наметкин Многие годы в области химии нефти работал С. С. Наметкин; им разработаны ме- тоды определения содержа ния в нефти углеводородов разных классов (определе ние группового состава) и указаны способы повышения выхода нефтепродуктов

Владимир Григорьевич Шухов В. Г. Шухов изобрел первую в мире промышленную установку термического крекинга неф- ти (1891), был автором проек- та и главным инженером стро- ительства первого российского нефтепровода (1878), заложил основы конструирования неф- тепроводов, нефтехранилищ и оборудования нефтеперера- ботки.

Производство нефти 1. РАЗВЕДКА 2. ДОБЫЧА Один из методов – сейсмическое исследование, при котором фиксируется отражение звуковых волн, посылаемых через толщу земной коры. Нефть добывают из скважин, которые бурятся на суше, а также из морских и подводных скважин. Давление поддерживают, например, за счет нагнетания в скважине газа или воды. 3. ТРАНСПОРТИРОВКА 4. ПЕРЕРАБОТКА Перекачивают нефть по трубопроводам: надземным, подземным и морским. Для перевозки нефти также используются танкеры, баржи и железнодорожные цистерны. После нагревания, перегонки и разделения сырой нефти на фракции из нее можно делать то, чем мы пользуемся ежедневно.

Добыча нефти

Добыча нефти

Транспортировка нефти Самый дешевый безопасный способ транспортировки – НЕФТЕПРОВОДЫ. Преимущества - равномерная подача потребителям; - большая пропускная способность; - нет потерь при перегрузках; - менее опасны в пожарном отношении. Центр нефтепроводной системы страны город АЛЬМЕТЬЕВСК (Татарстан)

Санкт-Петербург - Кириши Брест, «Дружба» Альметьевск Новороссийск Омск-Ангарск

Первичная очистка По нефтепроводу промысловая нефть поступает на нефтеперерабатывающие заводы и проходит первичную очистку от солей.

Первичная переработка нефти осуществляется в ректификационной колонне

Ректификация (перегонка) нефти Сырая нефть

Нефтяной газ (С 1 -С 4) t кип до 400 С Бензин (С 5 -С 12) tкип = 40 -2000 C Лигроин (С 8 -С 14) t кип = 150 -2500 С Керосин (С 12 -С 18) t кип = 180 -3000 С Газойль (С 15 -С 18) t кип = 200 -3300 С Мазут – остаток перегонки (С 20 и более атомов)

Схема современной нефтеперегонной установки Устройство тарелок установки

Применение нефтепродуктов

Строение четырехтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания свеча клапан для впуска топливной смеси клапан для выпуска отработанных газов цилиндр поршень шатун коленчатый вал маховик

Принцип работы карбюраторного четырехтактного ДВС Рабочий цикл а) впуск горючей топливной смеси, цикл б) сжатие рабочей смеси в) рабочий ход, г) выпуск отработавших газов.

Детонация – это взрыв рабочей смеси при Детонация сжатии. При нормальном (для двигателя) сгорании бензина пламя распростраяняет ся со скоростью 30 -50 м/с и давление в камере сгорания повышается равномерно. При детонации смесь сгорает со скоростью около 2000 м/с и вместо толчка получается удар взрывной волны.

Октановое число 100% СН 3 – С - СН 2 – СН - СН 3 изооктан СН 3 С 2 Н 5 С 2 Н 5 – Pb – С 2 Н 5 С 2 Н 5 0% Прогоревший поршень из-за детонации в двигателе СН 3 – СН 2 - СН 2 – СН 2 – СН 3 октан

Переработка нефти КРЕКИНГ Расщепление Владимир Григорьевич Шухов С 16 Н 34 →С 8 Н 16 + С 8 Н 18 (1891 г) Термический (5500 С) Каталитический (450 -550 о. С) Al 2 O 3*Si. O 2 алкан + алкен нормального строения алкан + алкен Разветвленного строения

Виды крекинга Признаки для сравнения Термический крекинг Каталитический крекинг Условия 5500 С 450 – 5500 С, наличие проведения катализатора Скорость процесса Идет медленно Скорость больше Состав продуктов Преимущественн Изомеры алкенов с о углеводороды с разветвленной цепью, неразветвленной непредельных УВ цепью, много меньше, ароматичес непредельных УВ ких больше Свойства бензина Стойкость к детонации ниже, детонации выше, неустойчив при хранении

Риформинг - ароматизация 450 – 540 о. С, катализатор, Pt, Р = 3 -4 МПа - Н 2 Запишите уравнения реакции, происходящие при риформинге, если при этом получается бензол

Нефть и вода

Возникновение болезней, вызванное попаданием в организм УВ;

Обволакивание нефтепродуктами;

Непосредственное отравление живых организмов с летальным исходом;

Негативные изменения в среде обитания;

Тушение нефти в Мексиканском заливе