«Химику всегда трудно примириться с тем, что он видит, когда сжигается нефть в топках» Николай Дмитриевич Зелинский
Исторические сведения о нефти Первое установленное использование нефти по регионам мира Дата 6000— 4000 лет до н. э. 5000 лет до н. э. 6 век до н. э. Регион мира Берега Евфрата Как использовалась Доказательство использования Природные битумы использовались в качестве вяжущего материала Подтверждено раскопками, установившими в строительстве. Именно битум существование нефтяных промыслов[ применялся при строительстве стен Иерихона и Вавилона]. Природные битумы использовались в качестве вяжущего материала в строительстве. В развалинах древнеиндийского города Мохенджо-Даро был обнаружен огромный бассейн, построенный 5 тысяч лет назад, дно и стены которого были покрыты слоем асфальта Вавилонский царь Навуходоносор II топил нефтью гигантскую печь, и в ней, согласно легенде, попытался сжечь трёх еврейских юношей , что ему не удалось. Свидетельство из Библии , По свидетельству Геродота, битум широко использовался при создании стен и башен Вавилона. Он же описывает древний способ добычи нефти из «известного колодца» , расположенного недалеко от Ардерикки – селения у Евфрата, где располагалось имение персидского царя Дария. Древний Египет Использовалась для бальзамирования умерших Индия
Исторические сведения о нефти В средние века интерес к нефти, в основном, основывался на её способности гореть. С VII века н. э. византийцы использовали так называемый греческий огонь (смесь нефти с негашеной известью), которая воспламенялась при увлажнении. Использовалась против вражеских кораблей: ей смазывали наконечники стрел или изготовляли примитивные гранаты. Сохранились сведения о «горючей воде — густе» , привезённой с Ухты в Москву при Борисе Годунове. До начала 18 века нефть преимущественно использовалась в натуральном, то есть непереработанном и неочищенном виде. Большое внимание на нефть в качестве полезного ископаемого было обращено только после того, как: n n в России заводской практикой братьев Дубининых (с 1823), в Америке химиком Б. Силлиманом (1855), было доказано, что из неё можно выделить керосин — осветительное масло, подобное фотогену, уже в то время вырабатывавшемуся из некоторых видов каменных углей и сланцев и получившему широкое распространение. Преимущественное использование переработанной нефти началось только во 2 й половине 19 века, чему способствовал возникший в это время новый способ добычи нефти с помощью буровых скважин вместо колодцев. Первая в мире добыча нефти из буровой скважины состоялась в 1848 году на Биби-Эйбатском месторождении вблизи Баку.
Люди начали использовать нефть ещё в глубокой древности. Её зажигали в светильниках, лечили ею скот, обмазывали нефтью стрелы и поджигали ими стены крепостей.
Состав нефти n Различные углеводороды : n n n Предельные Циклоалканы Ароматические следовательно нефть -смесь углеводородов n Более 100 различных соединений, содержащих азот, серу. Состав нефти нельзя выразить одной формулой. Ее состав непостоянный и зависит от месторождения.
Состав нефти нефть Грозненская парафиниста я Туймазинская Доссорская Шимбайская содержание углеводородов в % парафин нафтены арены ы 41 47 12 37 17 35 38 24 73 9 30 31
Химический состав Общий состав Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть — жидкие углеводороды (> 500 веществ или обычно 80— 90 % по массе) и гетероатомные органические соединения (4 — 5 %), преимущественно сернистые (около 250 веществ), азотистые (> 30 веществ) и кислородные (около 85 веществ), а также металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые); остальные компоненты — растворённые углеводородные газы (C 1 -C 4, от десятых долей до 4 %), вода (от следов до 10 %), минеральные соли (главным образом хлориды, 0, 1— 4000 мг/л и более), растворы солей органических кислот и др. , механические примеси.
Химический состав Углеводородный состав В основном в нефти представлены парафиновые (обычно 30— 35, реже 40— 50 % по объёму) и нафтеновые (25— 75 %). В меньшей степени — соединения ароматического ряда (10— 20, реже 35 %) и смешанного, или гибридного, строения (например, парафино-нафтеновые, нафтено-ароматические). Растворители нефти. По способности растворяться в органических жидкостях, в том числе в: сероуглероде, хлороформе, спиртобензольной смеси нефть, как и: другие петролиты, вещества, извлекаемые этими растворителями из торфа, вещества, извлекаемые этими растворителями из ископаемых углей принято относить к группе битумов.
Физические свойства нефти Масленичная горючая жидкость, темного цвета со своеобразным запахом, немного легче воды (p-0. 730. 97), в воде не растворима.
Нефть — жидкость от светло-коричневого (почти бесцветная) до тёмно-бурого (почти чёрного) цвета (хотя бывают образцы даже изумрудно-зелёной нефти). Средняя молекулярная масса 220— 300 г/моль (редко 450— 470). Плотность 0, 65— 1, 05 (обычно 0, 82— 0, 95) г/см³; нефть, плотность которой ниже 0, 83, называется лёгкой, 0, 831— 0, 860 — средней, выше 0, 860 — тяжёлой. Плотность нефти, как и других углеводородов, сильно зависит от температуры и давления. Она содержит большое число разных органических веществ и поэтому характеризуется не температурой кипения, а температурой начала кипения жидких углеводородов (обычно >28 °C, реже ≥ 100 °C в случае тяжёлых не фтей) и фракционным составом — выходом отдельных фракций, перегоняющихся сначала при атмосферном давлении, а затем под вакуумом в определённых температурных пределах, как правило до 450— 500 °C (выкипает ~ 80 % объёма пробы), реже 560— 580 °C (90— 95 %). Температура кристаллизации от − 60 до + 30 °C; зависит преимущественно от содержания в нефти парафина (чем его больше, температура кристаллизации выше) и лёгких фракций (чем их больше, тем эта температура ниже).
Вязкость изменяется в широких пределах (от 1, 98 до 265, 90 мм²/с для различных не фтей, добываемых в России), определяется фракционным составом нефти и её температурой (чем она выше и больше количество лёгких фракций, тем ниже вязкость), а также содержанием смолисто-асфальтеновых веществ (чем их больше, тем вязкость выше). Удельная теплоёмкость 1, 7— 2, 1 к. Дж/(кг∙К); удельная теплота сгорания (низшая) 43, 7— 46, 2 МДж/кг; диэлектрическая проницаемость 2, 0— 2, 5; электрическая проводимость [удельная] от 2∙ 10− 10 до 0, 3∙ 10− 18 Ом− 1∙см− 1. Нефть — легковоспламеняющаяся жидкость; температура вспышки от — 35[10] до +121 °C (зависит от фракционного состава и содержания в ней растворённых газов). Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях не растворима в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии. В технологии для отделения от нефти воды и растворённой в ней соли проводят обезвоживание и обессоливание.
Добыча нефти происходит посредством буровых скважин, закрепленных стальными трубами высокого давления. Для добычи и подъема нефти и сопутствующих ей газа и воды на поверхность скважина имеет герметичную систему подъемных труб, механизмов и арматуры, рассчитанную на работу с давлениями, соизмеримыми с пластовыми. Добыче нефти при помощи буровых скважин предшествовали примитивные способы: сбор ее на поверхности водоемов, обработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, посредством колодцев. Добыча нефти посредством скважин начала широко применяться с 60 -х г. 19 века. Вначале наряду с открытыми фонтанами и сбором нефти в вырытые рядом со скважинами земляные амбары добыча нефти осуществлялась также с помощью цилиндрических ведер с клапаном в днище. Из механизированных способов эксплуатации впервые в 1865 в США была внедрена глубоконасосная эксплуатация. В 1886 г В. Г. Шухов предложил компрессорную добычу нефти, которая была испытана в Баку в 1897 г. Более совершенный способ подъема нефти из скважины - газлифт - предложил в 1914 г М. М. Тихвинский.
Добыча нефти Обычно в начальной стадии разработки действует фонтанная добыча, а по мере ослабления фонтанирования скважину переводят на газлифтный способ. Газлифтный способ вносит существенные дополнения в обычную технологическую схему промысла, так как при нем необходима газлифтная компрессорная станция с газораспределителем и газосборными трубопроводами. В процессе добычи нефти важное место занимает внутрипромысловый транспорт продукции скважин, осуществляемый по трубопроводам. Применяются 2 системы внутрипромыслового транспорта: напорные и самотечные. При напорных системах достаточно собственного давления на устье скважин. При самотечных движение происходит за счет превышения отметки устья скважины над пометкой группового сборного пункта. При разработке нефтяных месторождений, приуроченных к континентальным шельфам, создаются морские нефтепромыслы.
Разрез старого нефтяного колодца. Нефть залегает глубоко в земле. Долгое время её собирали лишь там, где она просачивалась на поверхность. Позже для добычи нефти стали рыть колодцы.
Применение Непосредственно сырая нефть практически не применяется. Для получения из неё технически ценных продуктов, главным образом моторных топлив, растворителей, сырья для химической промышленности, её подвергают переработке. Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом балансе: доля её в общем потреблении энергоресурсов составляет 48 %. В перспективе эта доля будет уменьшаться вследствие возрастания применения атомной и иных видов энергии, а также увеличения стоимости и уменьшения добычи.
В связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической промышленности, потребность в нефти увеличивается не только с целью повышения выработки топлив и масел, но и как источника ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, ПАВ, моющих средств, пластификаторов, присадок, красителей, и др. (более 8 % от объёма мировой добычи). Среди получаемых из нефти исходных веществ для этих производств наибольшее применение нашли: парафиновые углеводороды — метан, этан, пропан, бутаны, пентаны, гексаны, а также высокомолекулярные (10— 20 атомов углерода в молекуле); нафтеновые; ароматические углеводороды — бензол, толуол, ксилолы, этилбензол; олефиновые и диолефиновые — этилен, пропилен, бутадиен; ацетилен.
Нефть уникальна именно комбинацией качеств: высокая плотность энергии (на тридцать процентов выше, чем у самых качественных углей), нефть легко транспортировать (по сравнению с газом или углём, например), наконец, из нефти легко получить массу вышеупомянутых продуктов. Истощение ресурсов нефти, рост цен на неё и др. причины вызвали интенсивный поиск заменителей жидких топлив.
Происхождение нефти Теории происхождение нефти: v карбидная v биологическая v космическая
Происхождение Нефть — результат литогенеза. Она представляет собой жидкую гидрофобную фазу продуктов фоссилизации органического вещества в водно-осадочных отложениях. Нефтеобразование — стадийный, весьма длительный (обычно 50— 350 млн лет)процесс, начинающийся ещё в живом веществе. Выделяется ряд стадий: Осадконакопление — во время которого остатки живых организмов выпадают на дно водных бассейнов; Биохимическая — процессы уплотнения, обезвоживания и биохимические процессы в условиях ограниченного доступа кислорода; Протокатагенез — опускание пласта органических остатков на глубину до 1, 5— 2 км, при медленном подъёме температуры и давления; Мезокатагенез — главная фаза нефтеобразования (ГФН) — опускание пласта органических остатков на глубину до 3— 4 км, при подъёме температуры до 150 °C. При этом органические вещества подвергаются термокаталитической деструкции, в результате чего образуются битуминозные вещества, составляющие основную массу микронефти. Далее происходит отгонка нефти за счёт перепада давления и эмиграционный вынос микронефти в песчаные пласты-коллекторы, а по ним в ловушки; Апокатагенез керогена — главная фаза газообразования (ГФГ) — опускание пласта органических остатков на глубину более 4, 5 км, при подъёме температуры до 180— 250 °C. При этом органическое вещество теряет нефтегенерирующий потенциал и реализовывает метаногенерирующий потенциал.
Происхождение И. М. Губкин выделял также стадию разрушения нефтяных местозарождений. Убедительные доказательства биогенной природы нефте-материнского вещества были получены в результате детального изучения эволюции молекулярного состава углеводородов и их биохимических предшественников (прогениторов) в исходных организмах, в органическом веществе осадков и пород и в различных нефтях из залежей. Важным явилось обнаружение в составе нефти хемофоссилий — весьма своеобразных, часто сложно построенных молекулярных структур явно биогенной природы, то есть унаследованных (целиком или в виде фрагментов) от органического вещества. Изучение распределения стабильных изотопов углерода (12 C, 13 C) в нефти, органическом веществе пород и в организмах также подтвердило неправомочность неорганических гипотез. Тем не менее, и в настоящее время некоторые ученые отстаивают неорганические гипотезы происхождения нефти. В частности, утверждается, что к образовавшейся в древние эпохи органическим путем нефти постоянно добавляется нефть, образующаяся неорганическим путем. Если это верно, то это означает практическую неисчерпаемость запасов нефти.
Применение Нефть является, пожалуй, одним из самых важных полезных ископаемых. В процессе переработки человечество получает из нефти более двух тысяч различных продуктов, это: бензин, газ, одежда, бытовая химия, целлофан, материал для свечей, краска для книг и так далее. Из нефти производят около тысячи различных смазочных материалов, которые необходимы для исправной работы фактически всем механизмам, начиная от миксера на нашей кухне и заканчивая паровозами. Очень широко продукты нефти используются в строительстве – это и краски, и столь известный битум, мастика, различные пропиточные материалы, мягкая черепица ее цена во многом зависит от стоимости нефтяных продуктов и тому подобное. Пластик, один из основных продуктов нефти, если оглянуться, то мы увидим насколько широко использование этого материала в нашей жизни, это и игрушки, и посуда, и вещи, корпус бытовой техники. Часто пластик используют для изготовления мебели, особенно для уличных площадок кафе, а про использование его в строительстве наверно известно всем, это – трубы канализации, отопления и водопровода, обшивка помещения как внутри, так и снаружи, окна, двери и так далее.
Продукты из нефти используются так же для строительства, а точнее покрытия дорог – битум, асфальт. Благодаря нефти так же получают удобрения, которые широко используются не только для удобрения в сельском хозяйстве, но и для того чтобы уничтожить различных вредителей-насекомых. А медицина и косметология? Здесь нефть занимает весьма значимое место. В древни времена больные люди ехали за тысячи километров чтобы принять ванну из нефти и получить исцеление, хотя кому-то и покажется это абсурдом, но в нефти действительно много полезным веществ, которые могут вылечить подагру, заболевания кожи и тому подобное. На сегодняшний день фармацевтическая и косметологическая промышленность просто немыслима без использования этого различных органических веществ добываемых из нефти.
