Природный источник углеводородов | Его основные характеристики |
Нефть | Многокомпонентная смесь, состоящая преимущественно из углеводородов. Углеводороды представлены в основном алканами, циклоалканами и аренами. |
Попутный нефтяной газ | Смесь, состоящая практически только из алканов с длинной углеродной цепью от 1 до 6-ти углеродных атомов, образуется попутно при добыче нефти, отсюда и происхождение названия. Имеет место такая тенденция: чем меньше молекулярная масса алкана, тем его процентное содержание в попутном нефтяном газе выше. |
Природный газ | Смесь, состоящая преимущественно из низкомолекулярных алканов. Основной компонент природного газа — метан. Его процентное содержание в зависимости от месторождения газа может быть от 75 до 99%. На втором месте по концентрации с большим отрывом — этан, еще меньше содержится пропана и т.д. Принципиальное отличие природного газа от попутного нефтяного заключается в том, что в попутном нефтяном газе намного выше доля пропана и изомерных бутанов. |
Каменный уголь | Многокомпонентная смесь различных соединений углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Также в состав каменного угля входит значительное количество неорганических веществ, доля которых существенно выше, чем в нефти. |
Переработка нефти
Нефть представляет собой многокомпонентную смесь различных веществ преимущественно углеводородов. Данные компоненты отличаются друг от друга по температурам кипения. В связи с этим, если нагревать нефть, то сначала из нее будут улетучиваться наиболее легкокипящие компоненты, затем соединения с более высокой температурой кипения и т.д. На данном явлении основана первичная переработка нефти , заключающаяся в перегонке (ректификации) нефти. Данный процесс называют первичным, поскольку предполагается, что при его протекании не происходят химические превращения веществ, а нефть лишь разделяется на фракции с различными температурами кипения. Ниже представлена принципиальная схема ректификационной колонны с кратким описанием самого процесса перегонки:
Перед процессом ректификации нефть специальным образом подготавливают, а именно, избавляют от примесной воды с растворенными в ней солями и от твердых механических примесей. Подготовленная таким образом нефть поступает в трубчатую печь, где нагревается до высокой температуры (320-350 о С). После нагревания в трубчатой печи нефть, обладающая высокой температурой, поступает в нижнюю часть ректификационной колонны, где происходит испарение отдельных фракций и подъем их паров вверх по ректификационной колонне. Чем выше находится участок ректификационной колонны, тем его температура ниже. Таким образом, на разной высоте отбирают следующие фракции:
1) ректификационные газы (отбирают в самой верхней части колонны, в связи с чем их температура кипения не превышает 40 о С);
2) бензиновая фракция (температуры кипения от 35 до 200 о С);
3) лигроиновая фракция (температуры кипения от 150 до 250 о С);
4) керосиновая фракция (температуры кипения от 190 до 300 о С);
5) дизельную фракцию (температуры кипения от 200 до 300 о С);
6) мазут (температуры кипения более 350 о С).
Следует отметить, что средние фракции, выделяемые при ректификации нефти, не удовлетворяют стандартам, предъявляемым к качествам топлив. Кроме того, в результате перегонки нефти образуется немалое количество мазута — далеко не самого востребованного продукта. В связи с этим после первичной переработки нефти стоит задача повышения выхода более дорогих, в частности, бензиновых фракций, а также повышения качества этих фракций. Эти задачи решаются с применением различных процессов вторичной переработки нефти , например, таких как крекинг и риформинг .
Следует отметить, что количество процессов, используемых при вторичной переработке нефти, значительно больше, и мы затрагиваем лишь одни из основных. Давайте теперь разберемся, в чем же заключается смысл этих процессов.
Крекинг (термический или каталитический)
Данный процесс предназначен для повышения выхода бензиновой фракции. Для этой цели тяжелые фракции, например, мазут подвергают сильному нагреванию чаще всего в присутствии катализатора. В результате такого воздействия длинноцепочечные молекулы, входящие в состав тяжелых фракций, рвутся и образуются углеводороды с меньшей молекулярной массой. Фактически это приводит к дополнительному выходу более ценной, чем исходный мазут, бензиновой фракции. Химическую суть данного процесса отражает уравнение:
Риформинг
Данный процесс выполняет задачу улучшения качества бензиновой фракции, в частности повышения ее детонационной устойчивости (октанового числа). Именно эта характеристика бензинов указывается на бензозаправках (92-й, 95-й, 98-й бензин и т.д.).
В результате процесса риформинга повышается доля ароматических углеводородов в бензиновой фракции, имеющих среди прочих углеводородов одни из самых высоких октановых чисел. Достигается такое увеличение доли ароматических углеводородов в основном в результате протекания при процессе риформинга реакций дегидроциклизации. Например, при достаточно сильном нагревании н -гексана в присутствии платинового катализатора он превращается в бензол, а н-гептан аналогичным образом — в толуол:
Переработка каменного угля
Основным способом переработки каменного угля является коксование . Коксованием угля называют процесс, при котором уголь нагревают без доступа воздуха. При этом в результате такого нагревания из угля выделяют четыре основных продукта:
1) Кокс
Твердая субстанция, представляющая собой практически чистый углерод.
2) Каменноугольная смола
Содержит большое количество разнообразных преимущественно ароматических соединений, таких как бензол его гомологи, фенолы, ароматические спирты, нафталин, гомологи нафталина и т.д.;
3) Аммиачная вода
Несмотря на свое название данная фракция, помимо аммиака и воды, содержит также фенол, сероводород и некоторые другие соединения.
4) Коксовый газ
Основными компонентами коксового газа являются водород, метан, углекислый газ, азот, этилен и т.д.
ПРИРОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДОВ И ИХ ПЕРЕРАБОТКА
1.Основные направления промышленной переработки природного газа
А) топливо, источник энергии
Б) получение парафинов
В) получение полимеров
Г) получение растворителей.
2.Какой химический метод используют для первичной переработки нефти?
А) сжигание
Б) разложение
В) фракционная перегонка
Г) крекинг.
3.Источником, каких углеводородов является каменноугольная смола?
А) предельных
Б) ароматических
В) непредельных
Г) циклопарафинов.
4.Почему переработка угля носит название сухой перегонки?
А) проводится без доступа воздуха
Б) без доступа воды
В) осушают продукты
Г) перегоняют сухим паром.
5.Главным компонентом природного газа является
А) этан
Б) бутан
В) бензол
Г) метан.
6. Основной тип переработки природного газа:
А) получение синтез-газа
Б) как топливо
В) получение ацетилена
Г) получение бензина
7. Экономически выгодное и экологически безопасное топливо – это..
А) каменный уголь
Б) природный газ
В) торф
Г) нефть
8. Перегонка нефти основана:
А) на разных температурах кипения составляющих компонентов
Б) на разности плотности составляющих компонентов
В) на различной растворимости составляющих компонентов
Г) на разной растворимости в воде
9. Что вызывает коррозию труб при перегонке и переработке нефти?
А) наличие в составе нефти песка
Б) глины
В) серы
Г) азота
10. Переработка нефтепродуктов с целью получения углеводородов с меньшей молекулярной массой называется:
А) пиролиз
Б) крекинг
В) разложение
Г) гидрогенизация
11. Каталитический крекинг позволяет получить углеводороды:
А) нормального (неразветвленного строения)
Б) разветвленные
В) ароматические
Г) непредельные
12. В качестве антидетонатора топлива используется:
А) хлорид алюминия
Б) тетраэтилсвинец
В) хлорид свинца
Г) ацетат кальция
13. Природный газ не используется как:
А) сырье в производстве сажи
Б) сырье в органическом синтезе
В) реагент в фотосинтезе
Г) топливо в быту
14. С химической точки зрения газификация – это …
А) доставка бытового газа потребителям
Б) прокладка газовых труб
В) превращение ископаемого угля в газ
Г) обработка материалов газом
15. Не относится к фракциям перегонки нефти
А) керосин
Б) мазут
В) смола
Г) газойль
16. Название, никак не относящееся к моторным топливам, - это …
А) бензин
Б) керосин
В) этин
Г) газойль
17. При крекинге октана образуется алкан с числом атомов углерода в молекуле, равным …
А) 8
Б) 6
В) 4
Г) 2
18. При крекинге бутана образуется олефин -
А) октен
Б) бутен
В) пропен
Г) этен
19. Крекинг нефтепродуктов - это
А) разделение углеводородов нефти на фракции
Б) превращение предельных углеводородов нефти в ароматические
В) термическое или каталитическое разложение нефтепродуктов, приводящее к образованию углеводородов с меньшим числом атомов углерода в молекуле
Г) превращение ароматических углеводородов нефти в предельные
20. Основные природные источники предельных углеводородов - …
А) болотный газ и каменный уголь;
Б) нефть и природный газ;
В) асфальт и бензин;
Г) кокс и полиэтилен.
21. Какие углеводороды входят в состав попутного нефтяного газа?
А) метан, этан, пропан, бутан
Б) пропан, бутан
В) этан, пропан
Г) метан, этан
22. Каковы продукты пиролиза каменного угля?
А) кокс, коксовый газ
Б) кокс, каменная смола
В) кокс, коксовый газ, каменноугольная смола, раствор аммиака и сероводорода
Г) кокс, коксовый газ, каменноугольная смола
23. Укажите физический способ переработки нефти
А) риформинг
Б) фракционная перегонка
В) каталитический крекинг
Г) термический крекинг
ОТВЕТЫ:
1 ___
2 ___
3 ___
4 ___
5 ___
6 ___
7 ___
8 ___
9 ___
10___
11___
12___
13___
14___
15___
16___
17___
18___
19___
20___
21___
22___
23___
Критерии оценки:
9 – 12 баллов – «3»
13 – 16 баллов - «4»
17 – 23 балла – «5»
Цель. Обобщить знания о природных источниках органических соединений и их переработке; показать успехи и перспективы развития нефтехимии и коксохимии, их роль в техническом прогрессе страны; углубить знания из курса экономической географии о газовой отрасли промышленности, современных направлениях переработки газа, сырьевой и энергетической проблемах; развивать самостоятельность в работе с учебником, справочной и научно-популярной литературой.
ПЛАН
Природные источники углеводородов. Природный газ. Попутные нефтяные газы.
Нефть и нефтепродукты, их применение.
Термический и каталитический крекинг.
Коксохимическое производство и проблема получения жидкого топлива.
Из истории развития ОАО «Роснефть – КНОС».
Производственные мощности завода. Выпускаемая продукция.
Связь с химлабораторией.
Охрана окружающей среды на заводе.
Планы завода на будущее.
Природные источники углеводородов.
Природный газ. Попутные нефтяные газы
До Великой Отечественной войны промышленные
запасы природного газа
были известны в
Прикарпатье, на Кавказе, в Заволжье и на Севере
(Коми АССР). Изучение запасов природного газа
было связано только с разведкой нефти.
Промышленные запасы природного газа в 1940 г.
составляли 15 млрд м 3 . Затем месторождения
газа были обнаружены на Северном Кавказе, в
Закавказье, на Украине, в Поволжье, Средней Азии,
Западной Сибири и на Дальнем Востоке. На
1 января 1976 г. разведанные запасы природного газа
составляли 25,8 трлн м 3 , из них в европейской
части СССР – 4,2 трлн м 3 (16,3%), на Востоке – 21,6
трлн м 3 (83,7%), в том числе
18,2 трлн м 3 (70,5%) – в Сибири и на Дальнем
Востоке, 3,4 трлн м 3 (13,2%) – в Средней Азии и в
Казахстане. На 1 января 1980 г. потенциальные запасы
природного газа составляли 80–85 трлн м 3 ,
разведанные – 34,3 трлн м 3 . Причем запасы
увеличились главным образом благодаря открытию
месторождений в восточной части страны –
разведанные запасы там были на уровне около
30,1 трлн м 3 , что составляло 87,8% от
общесоюзных.
На сегодняшний день Россия обладает 35% от мировых
запасов природного газа, что составляет более 48
трлн м 3 . Основные районы залегания
природного газа по России и странам СНГ
(месторождения):
Западно-сибирская нефтегазоносная провинция:
Уренгойское, Ямбургское, Заполярное, Медвежье, Надымское, Тазовское – Ямало-Ненецкий АО;
Похромское, Игримское – Березовская газоносная область;
Мельджинское, Лугинецкое, Усть-Сильгинское – Васюганская газоносная область.
Волго-Уральская нефтегазоносная провинция:
наиболее значительное – Вуктылское, в Тимано-Печорской нефтегазоносной области.
Средняя Азия и Казахстан:
наиболее значительное в Средней Азии – Газлинское, в Ферганской долине;
Кызылкумское, Байрам-Алийское, Дарвазинское, Ачакское, Шатлыкское.
Северный Кавказ и Закавказье:
Карадаг, Дуванный – Азербайджан;
Дагестанские Огни – Дагестан;
Северо-Ставропольское, Пелачиадинское – Ставропольский край;
Ленинградское, Майкопское, Старо-Минское, Березанское – Краснодарский край.
Также месторождения природного газа известны
на Украине, Сахалине и Дальнем Востоке.
По запасам природного газа выделяется Западная
Сибирь (Уренгойское, Ямбургское, Заполярное,
Медвежье). Промышленные запасы здесь достигают 14
трлн м 3 . Особо важное значение сейчас
приобретают ямальские газоконденсатные
месторождения (Бованенковское, Крузенштернское,
Харасавейское и др.). На их основе идет
осуществление проекта «Ямал – Европа».
Добыча природного газа отличается высокой
концентрацией и ориентирована на районы с
наиболее крупными и выгодными по эксплуатации
месторождениями. Только пять месторождений –
Уренгойское, Ямбургское, Заполярное, Медвежье и
Оренбургское – содержат 1/2 всех промышленных
запасов России. Запасы Медвежьего оцениваются в
1,5 трлн м 3 , а Уренгойского – в 5 трлн м 3 .
Следующая особенность заключается в
динамичности размещения мест добычи природного
газа, что объясняется быстрым расширением границ
выявленных ресурсов, а также сравнительной
легкостью и дешевизной вовлечения их в
разработку. За короткий срок главные центры по
добыче природного газа переместились из
Поволжья на Украину, Северный Кавказ. Дальнейшие
территориальные сдвиги вызваны освоением
месторождений Западной Сибири, Средней Азии,
Урала и Севера.
После распада СССР в России
происходило падение объема добычи природного
газа. Спад наблюдался в основном в Северном
экономическом районе (8 млрд м 3 в
1990 г. и 4 млрд м 3 в 1994 г.), на Урале (43
млрд м 3 и 35 млрд м 3), в
Западно-Сибирском экономическом районе (576 и
555 млрд м 3) и в Северо-Кавказском (6 и
4 млрд м 3). Добыча природного газа
оставалась на прежнем уровне в Поволжском
(6 млрд м 3) и в Дальневосточном
экономических районах.
В конце 1994 г. наблюдалась тенденция к росту
уровня добычи.
Из республик бывшего СССР Российская Федерация
дает больше всего газа, на втором месте –
Туркмения (более 1/10), далее идут Узбекистан и
Украина.
Особое значение приобретает добыча природного
газа на шельфе Мирового океана. В 1987 г. на морских
месторождениях было добыто 12,2 млрд м 3 , или
около 2% газа, добытого в стране. Добыча попутного
газа в том же году составила 41,9 млрд м 3 . Для
многих районов одним из резервов газообразного
топлива служит газификация угля и сланцев.
Подземная газификация угля осуществляется в
Донбассе (Лисичанск), Кузбассе (Киселевск) и
Подмосковном бассейне (Тула).
Природный газ был и остается важным продуктом
экспорта в российской внешней торговле.
Основные центры переработки природного газа
расположены на Урале (Оренбург, Шкапово,
Альметьевск), в Западной Сибири (Нижневартовск,
Сургут), в Поволжье (Саратов), на Северном Кавказе
(Грозный) и в других газоносных провинциях. Можно
отметить, что комбинаты газопереработки
тяготеют к источникам сырья – месторождениям и
крупным газопроводам.
Важнейшее использование природного газа – в
качестве топлива. Последнее время идет тенденция
к увеличению доли природного газа в топливном
балансе страны.
Наиболее ценится природный газ с
высоким содержанием метана – это ставропольский
(97,8% СН 4), саратовский (93,4%), уренгойский (95,16%).
Запасы природного газа на нашей планете очень
велики (примерно 1015 м 3). У нас в России
известно более 200 месторождений, они находятся в
Западной Сибири, в Волго-Уральском бассейне, на
Северном Кавказе. По запасам природного газа
первое место в мире принадлежит России.
Природный газ является ценнейшим видом топлива.
При сгорании газа выделяется много теплоты,
поэтому он служит энергетически эффективным и
дешевым топливом в котельных установках,
доменных, мартеновских и стекловаренных печах.
Использование на производстве природного газа
дает возможность значительно повысить
производительность труда.
Природный газ – источник сырья для химической
отрасли промышленности: получение ацетилена,
этилена, водорода, сажи, различных пластмасс,
уксусной кислоты, красителей, медикаментов и
других продуктов.
Попутный нефтяной газ – это газ, существующий вместе с нефтью, он растворен в нефти и находится над ней, образуя «газовую шапку», под давлением. На выходе из скважины давление падает, и попутный газ отделяется от нефти. Этот газ в прошлые времена не использовался, а просто сжигался. В настоящее время его улавливают и используют как топливо и ценное химическое сырье. Возможности использования попутных газов даже шире, чем природного газа, т.к. состав их богаче. В попутных газах содержится меньше метана, чем в природном газе, но в них значительно больше гомологов метана. Чтобы использовать попутный газ более рационально, его разделяют на смеси более узкого состава. После разделения получают газовый бензин, пропан и бутан, сухой газ. Извлекают и индивидуальные углеводороды – этан, пропан, бутан и другие. Дегидрированием их получают непредельные углеводороды – этилен, пропилен, бутилен и др.
Нефть и нефтепродукты, их применение
Нефть – это маслянистая жидкость с резким
запахом. Она встречается во многих местах
земного шара, пропитывая пористые горные породы
на различной глубине.
По мнению большинства ученых, нефть представляет
собой геохимически измененные остатки некогда
населявших земной шар растений и животных. Эта
теория органического происхождения нефти
подкрепляется тем, что в нефти содержатся
некоторые азотистые вещества – продукты распада
веществ, присутствующих в тканях растений. Есть и
теории о неорганическом происхождении нефти:
образовании ее в результате действия воды в
толщах земного шара на раскаленные карбиды
металлов (соединения металлов с углеродом) с
последующим изменением получающихся
углеводородов под влиянием высокой температуры,
высокого давления, воздействия металлов,
воздуха, водорода и др.
При добыче из нефтеносных пластов, залегающих в
земной коре иногда на глубине нескольких
километров, нефть либо выходит на поверхность
под давлением находящихся на нем газов, либо
выкачивается насосами.
Нефтяная отрасль промышленности
сегодня – это крупный народно-хозяйственный
комплекс, который живет и развивается по своим
законам. Что значит нефть сегодня для народного
хозяйства страны? Нефть – это сырье для
нефтехимии в производстве синтетического
каучука, спиртов, полиэтилена, полипропилена,
широкой гаммы различных пластмасс и готовых
изделий из них, искусственных тканей; источник
для выработки моторных топлив (бензина, керосина,
дизельного и реактивных топлив), масел и смазок, а
также котельно-печного топлива (мазут),
строительных материалов (битумы, гудрон,
асфальт); сырье для получения ряда белковых
препаратов, используемых в качестве добавок в
корм скоту для стимуляции его роста.
Нефть – наше национальное богатство, источник
могущества страны, фундамент ее экономики.
Нефтяной комплекс России включает 148 тыс.
нефтяных скважин, 48,3 тыс. км магистральных
нефтепроводов, 28 нефтеперерабатывающих заводов
общей мощностью более 300 млн т/год нефти, а также
большое количество других производственных
объектов.
На предприятиях нефтяной отрасли промышленности
и обслуживающих ее отраслей занято около 900 тыс.
работников, в том числе в сфере науки и научного
обслуживания – около 20 тыс. человек.
За последние десятилетия в структуре топливной
отрасли промышленности произошли коренные
изменения, связанные с уменьшением доли угольной
отрасли промышленности и ростом отраслей по
добыче и переработке нефти и газа. Если в 1940 г. они
составляли 20,5%, то в 1984 г. – 75,3% от суммарной
добычи минерального топлива. Теперь на первый
план выдвигается природный газ и уголь открытой
добычи. Потребление нефти для энергетических
целей будет сокращено, напротив, расширится ее
использование в качестве химического сырья. В
настоящее время в структуре
топливно-энергетического баланса на нефть и газ
приходится 74%, при этом доля нефти сокращается, а
доля газа растет и составляет примерно 41%. Доля
угля 20%, оставшиеся 6% приходятся на
электроэнергию.
Переработку нефти впервые начали братья
Дубинины на Кавказе. Первичная переработка нефти
заключается в ее перегонке. Перегонку производят
на нефтеперерабатывающих заводах после
отделения нефтяных газов.
Из нефти выделяют разнообразные
продукты, имеющие большое практическое значение.
Сначала из нее удаляют растворенные
газообразные углеводороды (преимущественно
метан). После отгонки летучих углеводородов
нефть нагревают. Первыми переходят в
парообразное состояние и отгоняются
углеводороды с небольшим числом атомов углерода
в молекуле, имеющие относительно низкую
температуру кипения. С повышением температуры
смеси перегоняются углеводороды с более высокой
температурой кипения. Таким образом можно
собрать отдельные смеси (фракции) нефти. Чаще
всего при такой перегонке получают четыре
летучие фракции, которые затем подвергаются
дальнейшему разделению.
Основные фракции нефти следующие.
Газолиновая фракция
, собираемая от 40
до 200 °С, содержит углеводороды от С 5 Н 12
до С 11 Н 24 . При дальнейшей перегонке
выделенной фракции получают газолин
(t
кип
= 40–70 °С), бензин
(t
кип = 70–120 °С) – авиационный,
автомобильный и т.д.
Лигроиновая фракция
, собираемая в
пределах от 150 до 250 °С, содержит углеводороды
от С 8 Н 18 до С 14 Н 30 . Лигроин
применяется как горючее для тракторов. Большие
количества лигроина перерабатывают в бензин.
Керосиновая фракция
включает
углеводороды от С 12 Н 26 до С 18 Н 38
с температурой кипения от 180 до 300 °С. Керосин
после очистки используется в качестве горючего
для тракторов, реактивных самолетов и ракет.
Газойлевая фракция
(t
кип >
275 °С), по-другому называется дизельным
топливом
.
Остаток после перегонки нефти – мазут
– содержит углеводороды с большим числом атомов
углерода (до многих десятков) в молекуле. Мазут
также разделяют на фракции перегонкой под
уменьшенным давлением, чтобы избежать
разложения. В результате получают соляровые
масла
(дизельное топливо), смазочные масла
(автотракторные, авиационные, индустриальные и
др.), вазелин
(технический вазелин
применяется для смазки металлических изделий с
целью предохранения их от коррозии, очищенный
вазелин используется как основа для
косметических средств и в медицине). Из некоторых
сортов нефти получают парафин
(для
производства спичек, свечей и др.). После отгонки
летучих компонентов из мазута остается гудрон
.
Его широко применяют в дорожном строительстве.
Кроме переработки на смазочные масла мазут также
используют в качестве жидкого топлива в
котельных установках. Бензина, получаемого при
перегонке нефти, не хватает для покрытия всех
нужд. В лучшем случае из нефти удается получить
до 20% бензина, остальное – высококипящие
продукты. В связи с этим перед химией стала
задача найти способы получения бензина в большом
количестве. Удобный путь был найден с помощью
созданной А.М.Бутлеровым теории строения
органических соединений. Высококипящие продукты
разгонки нефти непригодны для употребления в
качестве моторного топлива. Их высокая
температура кипения обусловлена тем, что
молекулы таких углеводородов представляют собой
слишком длинные цепи. Если расщепить крупные
молекулы, содержащие до 18 углеродных атомов,
получаются низкокипящие продукты типа бензина.
Этим путем пошел русский инженер В.Г.Шухов,
который в 1891 г. разработал метод расщепления
сложных углеводородов, названный впоследствии
крекингом (что означает расщепление).
Коренным усовершенствованием крекинга явилось внедрение в практику процесса каталитического крекинга. Этот процесс был впервые осуществлен в 1918 г. Н.Д.Зелинским. Каталитический крекинг позволил получать в крупных масштабах авиационный бензин. На установках каталитического крекинга при температуре 450 °С под действием катализаторов происходит расщепление длинных углеродных цепей.
Термический и каталитический крекинг
Основным способом переработки нефтяных
фракций являются различные виды крекинга.
Впервые (1871–1878) крекинг нефти был осуществлен в
лабораторном и полупромышленном масштабе
сотрудником Петербургского технологического
института А.А.Летним. Первый патент на установку
для крекинга заявлен Шуховым в 1891 г. В
промышленности крекинг получил распространение
с 1920-х гг.
Крекинг – это термическое разложение
углеводородов и других составных частей нефти.
Чем выше температура, тем больше скорость
крекинга и больше выход газов и ароматических
углеводородов.
Крекинг нефтяных фракций кроме жидких продуктов
дает первостепенно важное сырье – газы,
содержащие непредельные углеводороды (олефины).
Различают следующие основные виды крекинга:
жидкофазный
(20–60 атм, 430–550 °С),
дает непредельный и насыщенный бензины, выход
бензина порядка 50%, газов 10%;
парофазный
(обычное или пониженное давление,
600 °С), дает непредельно-ароматический бензин,
выход меньше, чем при жидкофазном крекинге,
образуется большое количество газов;
пиролиз
нефти (обычное или
пониженное давление, 650–700 °С), дает смесь
ароматических углеводородов (пиробензол), выход
порядка 15%, более половины сырья превращается в
газы;
деструктивное гидрирование
(давление водорода 200–250 атм, 300–400 °С в
присутствии катализаторов – железа, никеля,
вольфрама и др.), дает предельный бензин с выходом
до 90%;
каталитический крекинг
(300–500 °С
в присутствии катализаторов – AlCl 3 ,
алюмосиликатов, МоS 3 , Сr 2 О 3 и др.),
дает газообразные продукты и высокосортный
бензин с преобладанием ароматических и
предельных углеводородов изостроения.
В технике большую роль играет так называемый каталитический
риформинг
– превращение низкосортных
бензинов в высокосортные высокооктановые
бензины или ароматические углеводороды.
Основными реакциями при крекинге являются
реакции расщепления углеводородных цепей,
изомеризации и циклизации. Огромную роль в этих
процессах играют свободные углеводородные
радикалы.
Коксохимическое производство
и проблема получения жидкого топлива
Запасы каменного угля
в природе
значительно превышают запасы нефти. Поэтому
каменный уголь – важнейший вид сырья для
химической отрасли промышленности.
В настоящее время в промышленности используется
несколько путей переработки каменного угля:
сухая перегонка (коксование, полукоксование),
гидрирование, неполное сгорание, получение
карбида кальция.
Сухая перегонка угля используется для
получения кокса в металлургии или бытового газа.
При коксовании угля получают кокс,
каменноугольную смолу, надсмольную воду и газы
коксования.
Каменноугольная смола
содержит самые
разнообразные ароматические и другие
органические соединения. Разгонкой при обычном
давлении ее разделяют на несколько фракций. Из
каменноугольной смолы получают ароматические
углеводороды, фенолы и др.
Газы коксования
содержат преимущественно
метан, этилен, водород и оксид углерода(II).
Частично их сжигают, частично перерабатывают.
Гидрирование угля осуществляют при 400–600 °С
под давлением водорода до 250 атм в присутствии
катализатора – оксидов железа. При этом
получается жидкая смесь углеводородов, которые
обычно подвергают гидрированию на никеле или
других катализаторах. Гидрировать можно
низкосортные бурые угли.
Карбид кальция СаС 2 получают из угля (кокса, антрацита) и извести. В дальнейшем его превращают в ацетилен, который используется в химической отрасли промышленности всех стран во все возрастающих масштабах.
Из истории развития ОАО «Роснефть – КНОС»
История развития завода тесно связана с
нефтегазовой отраслью промышленности Кубани.
Начало добычи нефти в нашей стране уходит в
далекое прошлое. Еще в X в. Азербайджан торговал
нефтью с различными странами. На Кубани
промышленная разработка нефти началась в 1864 г. в
Майкопском районе. По просьбе начальника
Кубанской области генерала Кармалина
Д.И.Менделеев в 1880 г. дал заключение о
нефтеносности Кубани: «Здесь нефти надо ждать
много, здесь она расположена по длинной прямой
линии, параллельной хребту и идущей около
предгорий, примерно по направлению от Кудако на
Ильскую».
В годы первых пятилеток были произведены большие
поисковые работы и начата промышленная добыча
нефти. Попутный нефтяной газ частично
использовался как бытовое топливо в рабочих
поселках, а большая часть этого ценного продукта
сжигалась на факелах. Чтобы покончить с
расточительностью природных богатств,
Министерство нефтяной промышленности СССР в 1952
г. приняло решение построить в поселке Афипском
газобензиновый завод.
В течение 1963 г. был подписан акт ввода в
эксплуатацию первой очереди Афипского
газобензинового завода.
В начале 1964 г. началась переработка
газоконденсатов Краснодарского края с
получением бензина А-66 и дизельного топлива.
Сырьем служил газ Каневского, Березанского,
Ленинградского, Майкопского и других крупных
месторождений. Совершенствуя производство,
коллектив завода освоил выпуск авиационного
бензина Б-70 и автобензина А-72.
В августе 1970 г. введены в строй две новые
технологические установки по переработке
газоконденсата с получением ароматики (бензола,
толуола, ксилола): установка вторичной перегонки
и установка каталитического риформинга.
Одновременно были построены очистные сооружения
с биологической очисткой сточных вод и
товарно-сырьевая база завода.
В 1975 г. вошла в строй установка по производству
ксилолов, а в 1978 г. – установка деметилирования
толуола импортного исполнения. Завод стал одним
из ведущих в Миннефтепроме по выработке
ароматических углеводородов для химической
отрасли промышленности.
В целях совершенствования структуры управления
предприятия и организации производственных
подразделений в январе 1980 г. создано
производственное объединение
«Краснодарнефтеоргсинтез». В объединение вошли
три завода: Краснодарская площадка (действует с
августа 1922 г.), Туапсинский
нефтеперерабатывающий завод (действует с 1929 г.) и
Афипский нефтеперерабатывающий завод (действует
с декабря 1963 г.).
В декабре 1993 г. произошла реорганизация
предприятия, а в мае 1994 г. АООТ
«Краснодарнефтеоргсинтез» было переименовано в
ОАО «Роснефть – Краснодарнефтеоргсинтез».
Статья подготовлена при поддержке компании ООО «Мет С». Если вам нужно избавиться от чугунной ванны, раковины или прочего металлического хлама, то оптимальным решением станет обратиться в компанию «Мет С». На сайте, расположенном по адресу "www.Metalloloms.Ru", вы сможете, не отходя от экрана монитора, заказать демонтаж и вывоз металлолома , по выгодной цене. В компании «Мет С» работают только высококвалифицированные специалисты большим стажем работы.
Окончание следует
Обзор материала
Обзор материала
Интегрированный урок по химии и географии в 10-м классе по теме "Природные источники углеводородов"
“...Топить можно и ассигнациями”
Д.И. Менделеев
Оборудование: Географические карты полезных ископаемых России и мира, карты “Топливная промышленность мира”, “Полезные ископаемые мира”, карты учебника, атласы, таблицы учебника, статистический материал. коллекции “Топливо”, “Нефть и продукты её переработки”, «Полезные ископаемые», мультимедийная установка, таблицы “Продукты перегонки нефти”, “Ректификационная колонна”,“Вторичная переработка нефти...”, “ Вредное воздействие на окружающую среду...”
Цели урока:
1.Повторить размещение месторождений углеводородов на территории России и мира.
2.Обобщить знания о природных источниках углеводородов: их составе, физических свойствах, способах добычи, переработке.
3.Рассмотреть перспективы изменения структуры ТЭК(альтернативные источники энергии).
Методы обучения: рассказ, лекция, беседа, демонстрации коллекций, самостоятельная работа с географической картой, атласом.
Тема “Природные источники углеводородов” сейчас актуальна, как никогда. Разработка месторождений углеводородного сырья ставит перед обществом множество проблем. Это в первую очередь социальные проблемы, связанные с освоением труднодоступных районов, где отсутствует социальная структура. Суровые условия требуют разработки новых технологий добычи и транспортировки сырья. Экспорт сырых нефтепродуктов, отсутствие развитой промышленной базы для их переработки, недостаток нефтепродуктов на внутрироссийском рынке– это проблемы экономические и политические. Экологические проблемы, связанные с добычей, транспортировкой, переработкой углеводородов. Человеческое общество вынуждено искать способы решения всех этих проблем. Важно научиться принимать решения, делать выбор, отвечать за результаты своей деятельности.
Ход урока
На столах учащихся лежат коллекции твердых видов топлива и полезных ископаемых, атласы, учебники по географии.
Урок начинает учитель химии, рассказывая учащимся о значении газа и нефти не только как источников энергии, но и сырья для химической промышленности. Затем с учащимися обсуждается вопрос о преимуществе газообразного топлива перед твердым.В ходе обсуждения формулируются и записываются выводы.
Учитель химии
Основными природными источниками углеводородов являются:
Природный и попутный нефтяной газы
Нефть
Уголь
Природный и попутный нефтяные газы различаются по своему нахождению в природе,составу и применению.
Давайте рассмотрим состав природного газа.
Состав природного газа.
СН4 93 - 98% С4Н10 0,1 - 1%
С2Н6 0,5 - 4% С5Н12 0 - 1%
С3Н8 0,2 - 1,5% N2 2 - 13%
и другие газы.
Как мы видим, основной частью природного газа является метан.
В попутном нефтяном газе содержится значительно меньше метана(30-50%),но больше его ближайших гомологов: этана. пропана, бутана, пентана (до 20 % каждого)и других предельных углеводородов. Месторождения природного газа обычно находятся поблизости от нефтяных месторождений; по-видимому, природный газ (так же как и попутный нефтяной газ) образовался вследствие распада углеводородов нефти в результате деятельности анаэробных бактерий.
Природный и попутный нефтяные газы представляют собой дешёвое топливо и ценное химическое сырьё Важнейшим видом газообразного топлива является природный газ, дешевый и высококалорийный (до 39 700 кДж), т. к. его главной составной частью является метан (до 93-98%).
А как вы думаете, почему природный газ используется в качестве газообразного топлива?
Газообразное топливо имеет значительные преимущества перед твердым:
легко и полностью смешивается с воздухом, поэтому при его сжигании требуется лишь небольшой избыток воздуха для полного сгорания;
газ можно предварительно нагреть в специальных генераторах, чтобы получить высшую температуру пламени;
устройство топок значительно проще, т. к. при сгорании нет шлаков или золы;
отсутствие дыма благотворно сказывается на санитарно-гигиенических условиях окружающей среды; экологическая чистота;
Газообразное топливо можно передавать по газопроводам.
Дешевизна;
Высокая теплотворная способность
По этой причине газообразное топливо находит все более широкое применение в промышленности, быту и автотранспорте и является одним из лучших видов топлива для бытовых и промышленных нужд.
Во второй половине 20 века мировая добыча газа выросла более чем в 10 раз и продолжает расти. Ещё недавно газ добывался главным образом в развитых странах, но в последнее время растёт роль стран Азии и Африки. Бесспорным лидером по запасам и добыче газа является Россия. На мировой рынок поступает 15 -20% добываемого сырья
Учащимся задаются вопросы:
1. Как по-вашему, где используются топливные ресурсы?
После ответов учащихся учитель подводит итог и еще раз дает определение топливно-энергетического комплекса. Затем предлагаются задания. (работа в малых группах, чтение карт, таблиц, схем. Частично поисковая работа)
Задание 1: По таблице № 4 учебника ознакомиться с мировым производством основных видов топлива (добыча нефти и газа).
Задание 2: По рисунку 23 познакомиться со сдвигом в структуре мирового потребления топливных ресурсов и ответить на вопрос: растет ли потребление газа в мире? (Ответ – да)
В ходе обсуждения данных таблицы № 4 и рисунка 23 учащиеся приходят к выводу о существовании нескольких наиболее важных районов добычи нефти и газа. Учитель по географической карте показывает и называет главные районы добычи нефти и газа, учащиеся сверяют их со своими атласами, называют страны и записывают их в тетрадь.
Общее число нефтяных месторождений около 50 тысяч. Однако при современном уровне добычи давайте рассчитаем ресурсообеспеченность человечества.
В тетрадь: Вспомните формулу расчёта (Р=З/Д)
В каких единицах выражается ресурсообеспеченность? (года). Сделайте вывод! (мало)
В мире есть страны, обладающие колоссальными запасами нефти. Пользуясь таблицей, назовите 3 страны, обладающие крупнейшими запасами. Какое место занимает Россия?
Добычу нефти ведут многие страны. В каждом регионе можно выделить несколько стран – лидеров по добыче. Пользуясь картосхемой, назовите эти страны и запишите в тетрадь
В Европе: В Азии: В Америке: В Африке:
Где же именно находятся крупнейшие месторождения нефти? Вот лишь некоторая их часть.
1баррель нефти равен 158,988 литра, 1 баррель в сутки – 50 тонн в год
В Гаваре добывалось более 680 тыс. т. нефти в день, кроме того 56,6 млн м³ в день природного газа.
Агаджари эксплуатируются 60 фонтанирующих скважин, годовая добыча 31,4 млн. т
В Большом Бургане эксплуатируется 484 фонтанирующих скважины, годовая добыча около 70 млн. т
Что такое шельф?
Как думаете, добыча с шельфа обходится дешевле или дороже, чем на материке? Почему?
Какие страны выделены на картосхеме? Что их объединяет? Как называется эта организация? Её главная задача?
Нефть активно продаётся на мировом рынке. (40%) Между странами сложились устойчивые связи, так называемые «нефтяные мосты». Назовите важнейшие из них? Чем бы вы объяснили их существование? Каким образом транспортируется нефть?
Самый большой танкер длина 500 метров. Берёт на борт до 500 000 тонн нефти.
Супертанкеры - порождение научно-технической революции нашего времени. Само слово происходит от английского слова «tank» - цистерна. Морской танкер это судно, предназначенное для перевозки жидких грузов (нефти, кислоты, растительного масла, расплавленной серы и прочее) в судовых цистернах (танках). Супертанкеры могут перевезти за один рейс на 50 процентов нефти больше чем другие, а эксплуатационные расходы на бункеровку, экипаж, и страховку всего на 15 процентов больше, что позволяет нефтяным компаниям, фрахтующим судно увеличивать свою прибыль и сэкономить сбережения. На такие нефтяные танкеры всегда будет спрос.
Одним из представителей такого класса морских судов являлся нефтеналивной танкер «Batillus». Это грузовое судно было создано, от начала до конца, по исходному проекту без дополнительной модернизации в ходе эксплуатации. Был построен за 10 месяцев, и было израсходовано на строительство около 70 000 тонн стали. Постройка владельцу обошлась в 130 миллионов долларов
Ближний Восток: страны вокруг Персидского залива (Саудовская Аравия, Арабские Эмираты, Иран, Ирак). На этот регион приходится 2/3 мировой добычи нефти.
Северная Америка: Аляска, Техас.
Северная и Западная Африка: Алжир, Ливия, Нигерия, Египет.
Южная Америка: север материка, Венесуэла.
Европа: шельф Северного и Норвежского морей.
Россия (Западная Сибирь): Томская и Тюменская области.
Задание 3: По рисунку 24 определить страны-лидеры по добыче нефти, По рисунку 25 определить формирование устойчивых нефтяных мостов между странами.
ВЫВОД: Добыча нефти и газа осуществляется главным образом в развивающихся странах, потребление – в развитых.
Продолжает учитель химии.
Значительное увеличение добычи высококалорийных и более дешевых видов топлива (нефти и газа) привело к резкому снижению доли твердого топлива в топливном балансе стран.
Попутный нефтяной газ тоже является (по происхождению) природным газом. Своим названием он обязан нефти, вместе с которой он встречается в природе. Попутный нефтяной газ растворен в нефти (частично), а частично находится над ней, образуя газовый купол. Под давлением этого газа нефть и поднимается по скважине на поверхность. При уменьшении давления попутный нефтяной газ легко выходит из нефти.
Долгое время попутный нефтяной газ не находил применения и его сжигали на месте. В настоящее время его улавливают и используют в качестве топлива или как один из источников для органического синтеза, т. к. содержит большое количество гомологов метана. Для более рационального использования попутный нефтяной газ разделяют на фракции.
Газовые фракции: 1. C5H12, C6H14 и др жидкости - газовый бензин;
2. C3H8, C4H10 - пропан-бутановая смесь
3. СН4, С2Н6 и другие примеси – «сухой газ»
Используется в качестве добавок к бензину;
В качестве топлива и как бытовой газ;
В органическом синтезе и как топливо.
Мы рождаемся и живем в мире продуктов и вещей, полученных из нефти. В истории человечества были каменный и железный периоды. Как знать может быть историки назовут нефтяным или пластмассовым наш период. Нефть – является наиболее титулованным видом полезных ископаемых. Ее величают и «королевой энергетики» и «царицей плодородия». А ее королевский сан в органической химии – «черное золото». Нефть создала новую отрасль промышленности – нефтехимию, она же породила ряд экологических проблем.
Нефть известна человечеству с давних времен. На берегу Евфрата она добывалась 6-7 тыс. лет до н. э. Использовалась она для освещения жилищ, для бальзамирования. Нефть являлась составной частью зажигательного средства, вошедшего в историю под названием «греческого огня». В средние века она использовалась главным образом для освещения улиц.
Вначале 19 века в России из нефти путем перегонки было получено осветительное масло, названное керосином, который использовался в лампах, изобретенных в середине 19 века. В тот же период в связи с ростом промышленности и появлением паровых машин стал возрастать спрос на нефть как источник смазочных веществ. Внедрение в конце 60-х гг. 19 века бурения нефтяных скважин считается зарождением нефтяной промышленности.
На рубеже 19-20 веков были изобретены бензиновый и дизельный двигатели. Это привело к бурному развитию добычи нефти и способов ее переработки.
Нефть-это «сгусток энергии». Используя всего лишь 1 мл этого вещества, можно нагреть на один градус целое ведро воды, а для того чтобы вскипятить ведерный самовар, нужно менее половины стакана нефти. По концентрации энергии в единице объема нефть занимает 1 место среди природных веществ. Даже радиоактивные руды не могут конкурировать с ней в этом отношении, так как содержание в них радиоактивных веществ настолько мало, что для извлечения 1 мг ядерного топлива надо переработать тонны горных пород.
Залежи сырой нефти и газа возникли 100-200 миллионов лет назад в толще Земли. Происхождение нефти- одна из сокровенных тайн природы.
Нефть и нефтепродукты.
Нефть – единственное жидкое ископаемое горючее. Маслянистая жидкость от желтого до темно-коричневого цвета, легче воды. (демонстрируются образцы нефти.) Различают лёгкие и тяжёлые нефти. Лёгкие извлекают насосами, фонтанным способом, из них делают в основном бензин и керосин. Тяжёлые иногда добывают даже шахтным способом (Яремское месторождение в Республике Коми) и перерабатывают в битум, мазут, масла.
В отличие от других полезных ископаемых нефть, как и газ, не образует отдельных пластов, она заполняет пустоты в породах: поры между песчинками, трещины.
Нефть горюча. Она сохраняет это свойство, даже находясь на поверхности воды, где способна воспламениться от горючего факела, пока не растечется в тонкую радужную пленку. Нефть – уникальное топливо, её теплота сгорания – 37-49 МДж/кг. Так, 10 т нефти дают столько же тепла, сколько 13 т антрацита, 31 т дров. Она является основой энергетики, химической промышленности. Известна и лечебная нефть, богатая нафтеновыми и ароматическими углеводородами.
Лабораторный опыт №1. Физические свойства нефти
Рассматриваем пробирку с нефтью (масляничная жидкость, темно-бурого цвета, почти черного с характерным запахом.)
Нефть не напоминает по запаху бензин, с чем ассоциируется представление о ней. Аромат нефти придают сопутствующий сероуглерод, остатки растительных и животных организмов.
Растворяем нефть в воде (не растворяется, на поверхности образуется пленка). Плотность пленки меньше воды, поэтому она находится на поверхности.
Элементарный состав нефти.
С – 84 – 87% O, N, S - 0,5 – 2%
Н – 12 – 14% в отдельных месторождениях до 5% S
Нефть – сложная смесь большого числа органических соединений.
Состав нефти и ее продукты.
Переработка нефти (химия)
Переработка нефти – это процесс, который предусматривает создание сложного оборудования.
Учитель: заполните таблицу « Переработка нефти»
|
Первичная переработка(физические процессы) |
Очистка |
Обезвоживание,обессоливание, отгонка летучих углеводородов (преимущественно метана) |
|
Перегонка |
Термическое разделение нефти на фракции. основанное на разности температур кипения углеводородов, имеющих разную молекулярную массу |
|
|
Вторичная переработка(химические процессы) |
Крекинг |
Расщепление углеводородов с длинной цепью и образование углеводородов с меньшим числом атомов углерода в молекулах |
|
Риформинг |
Изменение структуры молекул УВ путем: Изомеризации, алкилирования, Циклизации(ароматизации) |
Первичная переработка нефти – ректификация – разделение на фракции нефти, основанный на различии температур кипения.
Нефть подают в ректификационную колонну через трубчатую печь, в которой она нагревается до 350⁰С. В виде пара, нефть поднимается наверх по колонне и постепенно охлаждаясь, разделяется на фракции: бензин, лигроин, керосин, соляровые масла, мазут. Неперегоняемая часть – гудрон.
(по таблице рассказывается о работе ректификационной колонны, называются фракции и области их применения).
Фракции нефти:
С5 – С11 - бензин (топливо для автомашин и самолетов, растворитель);
С8 - С14 – лигроин (топливо для тракторов);
С12 – С18 – керосин (топливо для тракторов, ракет, самолетов);
С15 – С22 – газойль (светлые нефтепродукты) – диз. топливо.
Остаток перегонки – мазут (топливо для котельных). При дополнительных перегонках образуются смазочные масла. Применение мазута – соляровое масло, парафине, вазелин, смазочные масла. Применение гудрона – битум, асфальт.
Вторичная переработка нефти: крекинг (каталитический и термический).
|
термический |
каталитический |
|
450–550° |
400-500 °С, кат. Al2O3 · nSiO2(катализатор алюмосиликаты) |
|
Процесс протекает медленно |
Процесс протекает быстро |
|
Образуется много непредельных УВ |
Образуется значительно меньше непредельных УВ |
|
Полученный бензин: 1)устойчив к детонации 2)неустойчив при хранении(непредельные УВ легко окисляются) |
Полученный бензин: 1)устойчив к детонации 2)более устойчив при хранении(так как много непредельных УВ) |
С16Н34 → С8Н18 + С8Н16 СH₃- CH₂- CH₂- CH₃ → CH₃- CH- CH₃
CH₃
Марка бензина и его качество зависят от его детонационной стойкости по октановой шкале:
За 0 принята детонационная стойкость (легко самовозгорается)
н. гептан;
За 100 – (высокая устойчивость) 2,2,4-триметилпентан. Чем больше в бензине содержится н.гептана, тем выше его марка.
Устойчивы к детонации разветвленные предельные УВ, непредельные и ароматические УВ.
Риформинг (ароматизация) - 450⁰ - 540⁰С
гексан → циклогексан → бензол: C₆H₁₄ → C₆H₁₂ → C₆H₆
Производят для увеличения детонационной стойкости бензина – способность выдерживать при высоких температурах сильное сжатие в цилиндре двигателя без самопроизвольного возгорания.
Продолжает урок учитель географии
Распределение основных запасов нефти в мире.
Слово «нефть» появилось в русском языке в 17 веке и происходит от арабского «нафата», что означает «извергать». Так называли в 4-3 тыс. до н. э. жители Месопотамии- древнего очага цивилизации- легковоспламеняющуюся маслянистую черную жидкость, которая действительно иногда извергается на поверхность земли в виде фонтанов.
Поэтому, с древних времен и до середины 19 века нефть добывали там, где она изливалась в виде источников, проходя по разломам и трещинам в горных породах. Но когда начали ее искать вдали от мест непосредственного выхода нефти, возникли вопросы: как это делать? где бурить скважины?
В ходе долгих геологических исследований, было установлено, что нефть скорее всего будет там, где мощные пласты осадочного чехла смяты в складки и разорваны тектоническими движениями земной коры, образуя куполовидные изгибы пластов, так называемый антиклинальный тип природного скопления углеводородов, называемый залежью. Участки земной коры, содержащей одну или несколько таких залежей, называют месторождениями.
В мире открыто более 27 тыс. нефтяных месторождений, но лишь небольшая их часть (1%) содержит ¾ мировых запасов нефти, а 33 супергиганта- половину мировых запасов.
Анализируя распределения мировых разведанных ресурсов нефти по регионам и странам, приходим к выводу, что исключительная роль приходится на Юго-Западную Азию, а именно 2/3 мировых ресурсов нефти залегают в странах Персидского залива (СА, Ирак, ОАЭ, Кувейт, Иран).
Предлагаю, используя данные выполнить задание №1(отметить на контурной карте 10 первых стран мира по разведанным ресурсам нефти).
Топливная промышленность в мировом хозяйстве.
НПЗ, занимающееся переработкой нефти различные виды топлива (бензин, керосин, мазут) располагаются в основном в районах потребления. Поэтому в мировом хозяйстве образовался огромный территориальный разрыв между районами ее добычи и потребления. Выясним, почему?
В настоящее время нефть добывается более, чем в 80 странах мира. Между экономически развитыми и развивающимися странами мировая добыча (приближающаяся к 3,5 млрд. тонн) распределяется примерно поровну.
Чуть более 40% приходится на страны ОПЕК, а из отдельных крупных регионов особо выделяется Зарубежная Азия- прежде всего благодаря странам Персидского залива.
Проанализируем данные, так, на страны Персидского залива приходится 2/3 мировых разведанных запасов нефти и около 1/3 ее мировой добычи. 4страны этого региона добывают более 100 млн. тонн нефти в год каждая, при этом в данном списке лидирует СА, занимающая 1 место в мире. Остальные же регионы по размерам добычи нефти распределяются в таком порядке: Латинская Америка, Северная Америка, Африка, СНГ, Северная Европа. При этом большая часть энергоресурсов, прежде всего нефти, добываемой в развивающихся странах вывозится в США, Западную Европу, Японию, которые будут всегда испытывать высокую зависимость топливного импорта в промышленности.
В результате между многими странами и континентами образовались устойчивые «энергетические мосты»- в виде мощных, прежде всего океанических, нефтяных грузопотоков.
Таким образом ведущими экспортерами нефти в настоящее время остаются страны ОПЕК (почти ОПЕК 2/3 мирового экспорта), Мексика и Россия. Отсюда наиболее мощные экспортные грузопотоки нефти имеют следующие направления:
Закрепляя предложенный материал, выполните задание №2 на контурных картах. Отметьте основные грузопотоки нефти.
Русский технолог и конструктор – Шухов В.Г.;
произвел (1878) расчеты первого в России нефтепровода и руководил его постройкой. Получил (1891) патент на создание установки крекинга углеводородов нефти;
К началу 80-х годов в океан ежегодно поступало около 16 млн. т нефти, что составляло 10,23% мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, все это обуславливает присутствие постоянных долей загрязнения на трассах морских путей.
За последние 130 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 12 000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 11 000 и 1 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 10,1 млн т нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, со стоками промышленности. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую "нефть в воде" и обратную "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 10,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефти, содержащей поверхностно активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.
13 ноября 2002 г. Нагруженный нефтью танкер тонет у берегов Испании. В трюмах танкера находится 77 тысяч тонн нефти.
К моменту гибели танкера в море вылилось около 5 тысяч тонн мазута и дизельного топлива, используемого для работы двигателей танкера, примерно столько же вылилось, когда танкер раскололся на две части. В районе катастрофы образовались два гигантских нефтяных пятна, площадь которых составила более 100 квадратных километров. Волны выбрасывают на берег все новые и новые порции мазута, и, сколько видит глаз, на все побережье ложится полоса ядовитого черно-бурого цвета.Черный прибой безобразно контрастирует с зелеными кустарниками прибрежья.
Рыбы обволакиваются нефтью и погибают от удушья. Морские птицы – гагары, чайки, кайры, бакланы – топчутся на камнях. Им холодно, их грудь, шея, крылья покрыты нефтью, ядовитая гадость проникает внутрь организма, когда они пытаются клювом почистить перышки. Ничего не понимая, они смотрят на ставшую им чуждой родную стихию тоскливо, словно предчувствуя неминуемую гибель. Птицы безропотно даются в руки энтузиастам, которые стараются отчистить оперение от нефти, пипетками закапывают в глазки-бусинки спасительный раствор. Но только немногим сотням из тысяч погибающих птиц удается оказать помощь. Нанесен непоправимый ущерб одному из богатейших рыбодобывающих регионов страны. Загажены уникальные места сбора устриц, мидий, ловли осьминогов и крабов.
учитель химии
Очистка от нефти
Методы борьбы с нефтью в океане:
а) самоликвидация, б) химическое рассеивание, в) поглощение, г) ограждение,д) биологическая очистка.
А - нефтяное пятно мало и далеко от берега (растворение в воде и выпаривание)
Б - хим.препараты (впитывают нефть, стягивают в малые пятна и убираются сачками)
В - солома или торф поглощают малые пятна при штиле
Г - ограждение «контейнерами» и откачка насосами из них
Д - биологические препараты
Чтобы уменьшить вред, наносимый природе, необходимо:
совершенствовать способы и технологии добычи, хранения, транспортировки нефти и обеспечивать безопасность производства.
Ископаемые угли – это твердые продукты изменения древних растительных остатков, используемые в промышленности в виде топлива, а также в качестве химического сырья. Их различают по зольности. Если зольность ниже 50 % – это угли, если выше – горючие сланцы.
В составе углей содержится 60-98 % углерода, 1-12 % водорода, 2-20 % кислорода, 1-3 % азота, сера, фосфор, кремний, алюминий, железо, влага
По составу исходного материала угли подразделяют на гумусовые (образовались из высших растений) и сапропелевые (образовались из водорослей). Торф или сапропель постепенно под давлением и при отсутствии кислорода превращаются в бурый уголь, который переходит в каменный уголь, а затем в антрацит. В специфических геологических условиях (сильное давление, высокая температура) уголь может превращаться в графит и шунгит – породу, содержащую скрытокристаллический углерод.
Бурые угли – рыхлые образования бурого или черно-бурого цвета. В их составе 64-78 % углерода, до 6 % водорода. Они имеют низкую теплопроводную способность. Это низкокачественные угли. Самые большие запасы бурого угля сосредоточены в Ленском и Канско-Ачинском бассейнах России (работа с географической картой)
Каменные угли очень плотные. В их составе 90% углерода, до 5 % водорода (работа с диаграммой “Угли” (Приложение 1)). Они обладают большой теплотворной способностью. Из них путём переработки можно получить более 400 различных продуктов, стоимость которых по сравнению со стоимостью самого угля увеличивается в 20-25 раз. Переработку каменного угля осуществляют на коксохимических заводах. Очень перспективное направление переработки – получение жидкого топлива из угля.
Топливо. химическое сырьё
Учитель географии
Крупнейшие каменноугольные бассейны – Тунгусский, Ленский, Таймырский в России; Аппалачский в США, Русский в ФРГ, Карагандинский бассейн в Казахстане (работа с географической картой).
Антрациты – содержат больше всего углерода – до 97 % (работа с диаграммой “Угли”), поэтому используется как высококачественное бездымное топливо, а так же в металлургии, химической и электротехнической промышленности.
Рассмотрите угли в коллекции и обратите внимание на то, что чем больше содержание углерода в веществе, тем интенсивнее его окраска, тем выше качество угля.
Учащиеся рассматривают бурый, каменный угли, антрацит в коллекции “Топливо”
Как добывают угли?
Добывают уголь двумя способами: открытым и подземным. Открытый способ более прогрессивный и экономический, поскольку позволяет применять технику. Таким способом добывают главным образом энергетические угли. Подземный способ более дорогостоящий, но и более перспективный, поскольку наиболее высококачественные угли находятся на большой глубине. Сегодня так добывают угли для металлургии.
Какая страна занимает 1 место по разведанным запасам угля? (США)
Учитель химии
Д.И. Менделеев, которому в этом году исполнилось 175 лет со дня рождения, писал по данной проблеме: “Нет отходов, есть неиспользованное сырьё”.
Таким образом, нефть, газ, угли – не только ценнейшие источники углеводородов, но и часть уникальной кладовой невосполнимых природных ресурсов, бережное и разумное использование которых -необходимое условие прогрессивного развития человеческого общества. По этому поводу возвращаемся ещё раз к эпиграфу нашего занятия-словам великого русского учёного-химика Д.И. Менделеева, который сказал, что “Нефть – не топливо, топить можно и ассигнациями”. Это высказывание можно отнести ко всем природным углеводородам.
Закрепление изученного материала
1. Какие продукты выделяют из попутного нефтяного газа и для чего их используют?
Ответ: Из попутного нефтяного газа выделяют газовый бензин, который используют как добавку к обычному бензину; пропан-бутановая фракция используется в качестве топлива; сухой газ используется в реакциях органического синтеза.
2. Почему газовый бензин легче воспламеняется в двигателе, чем обычный?
Ответ: Газовый бензин имеет более низкую температуру воспламенения, чем обычный.
3. Почему состав нефти нельзя выразить одной формулой?
Ответ: Состав нефти нельзя выразить одной формулой, т. к. нефть – смесь множества углеводородов.
Домашнее задание:
1. По учебнику § 20 – 22 (до крекинга нефтепродуктов) читать
2. Вопросы и задания: № 4 § 20, № 7 – 9 § 21
Скачать материал
