Реферат:Нефть:химический состав,стадии разделения,продукты нефтепереработки,откуда берётся нефть
[sms]
В настоящее время особенно остро стоит проблема дифицита сырья - добыча нефти производится в таких масштабах , что по самым оптимистическим прогнозах учёных её запасов хватит не более чем на сто лет . Поэтому использование каждой капли добытой нефти должно быть максимально полным и целесообразным.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕФТИ
Основными компонентами нефти являются предельные углеводороды ( парафины), нафтены ( циклопарафины) и ароматические углеводороды.
Состав нефтей позволяет разделить их на три основных типа : нефти метанового, нефтенового и ароматического основания. Разумеется, все три типа соединений присутствуют в нефти, но количество какого-то одного из них всегда преобладает. Это и является основным критерием для классификации нефти.
Основными элементами в составе нефти являются углерод и водород. Количество углерода колеблется в пределах 83-87 %; практически все остальное количество составляет водород (12-14%). Из других элементов,составляющих нефть, стоит назвать серу, азот и кислород.
Содержание серы в различных типах нефти может колебаться от тысячных долей процента до 6-8 %. Из всех гетероатомов сера играет наиболее важную роль, поскольку ее количество значительно превышает количество азота и кислорода в нефти. Сере всегда уделяется особое внимание, посколь качество продуктов нефтепереработки во многом зависит от сернистых соединений , образующихся в ходе различных процессов.
Содержание азота в нефти обычно не превышает 2 %; кислород содержится в количестве 0,05-4 %.
Если рассмотреть соединения, составляющие нефть, то окажется , что основную массу нефти составляют углеводороды трех гомологических рядов: алканы, циклоалканы и арены. Меньше всего в нефти непредельных углеводородов (алкены, алкадины), их присутствие зафиксировано только в редких случаях.
Основные стадии разделения нефти
Первым этапом разделения нефти является перегонка. на этом этапе становится возможным отделить несколько основных фракций.
Первая стадия перегонки состоит в удалении из нефти пропана, этана, метана и части бутанов. Если этого не сделать, у бензина, полученного из такой нефти, будет слишком высокое давление пара. Эту стадию называют стабилизацией. В результате получают жидкий дистиллят, в составе которого находятся изомеры пентана и более легких углеводородов. Стабилизацию нефти проводят при нормальной температуре и давлений 3-5 атм.
Дальнейшую перегонку проводят при атмосферном давлении. Ее цель - отделить фракции, способные кипеть и отгоняться. В результате этого получают ряд высококипяших фракций и тяжелые неперегоняющиеся остатки.
Из всех предельных углеводородов наиболее легко отгоняются парафины(до пентанов включительно). Дальше разделение протекает сложнее, посколькуу углеводородов с шестью и более атомами углерода резко увеличивается число структурных изомеров. Кроме этого, разделение усложняется присутствиемв смеси циклопарафинов и ароматических углеводородов. В конечном счете
оказывается, что углеводороды сложного химического строения целесообразнее синтезировать из простых соединений, чем получать из нефти.
ОСНОВНЫЕ ПРОДУКТЫ НЕФЕПЕРЕРАБОТКИ
Главным продуктом переработки нефти является парафин. Это смесь углеводородов, температура плавления которых превышает 34 °С. Вообще, нефть является источником парафинов трех видов - твердый парафин, нефтяной церезин и петролатум. Парафины нефти представляют собой предельные углеводороды. Рассмотрим каждый из них.
В состав твердого парафина входят твердые углеводороды, имеющие 18- 25 атомов углерода. Обычно температура плавления твердого парафина не превышает 60 °С.
Нефтяные церезины - твердые вещества с относительно невысокой температурой плавления (tпл.= 70-95 °С). Выделяют их из тяжелых мазутов. Предполагают, что твердые нефтяные церезины являются насыщенными углеводородами с разветвленными цепями. Это следует из вязкости растворо и достаточно хорошей растворимости этих соединений.
Получение петролатума осуществляется из тяжелого мазута. Состоит разветвленных углеводородов, однако в отличие от нефтяных церезинов водороды петролатума имеют более разветвленные цепи.
ОТКУДА БЕРЕТСЯ НЕФТЬ?
Нефть является не просто источником энергии - сейчас это мерило богаства и влияния государства. Поэтому ученые многих стран вплотную заняты изучением важнейшего вопроса - в каких сказать - как только кому-нибудь он будет известен, человечество простится с проблемой истощения природных ресурсов нефти. Это звучит невероятно, но нефть можно будет создавать искусственно, и она ничем не будет отличаться от природного аналога.
Человечество знает несколько теорий появления нефти. Каждая из них имеет мощное обоснование и право на существование, но теории, которая объяснила бы все процессы без исключения,пока нет.
Первая гипотеза о происхождении нефти принадлежит гениальному русскому учёному М.В.Ломоносову .Ещё в XVIII в. этот выдающийся исследователь предположил,что нефть является результатом превращений захороненных отложений торфа. Впоследствии на базе теории Ломоносова наметилось теоритическое направление, условно названное органическим. Его приверженцы твёрдо убеждены в том, что нефть образуется путем превращения органических веществ. Сторонники неорганического направления утверждают, что нефть образуется в результате реакций между неорганическими соединениями.
В настоящее время сторонники неорганичтве. Однако эти теории интереснстоит рассмотреть подробнее. ,
Впервые о неорганическом происхождении нефти заговорил Д. И. Meнделеев в 1877 г. Им была выдвинута карбидная гипотеза, согласно которой углеводороды нефти синтезируются в природных условиях из карбидов металлов в результате их реакции с водой и кислотами.
Космическая гипотеза Соколова (1892) и вулканическая гипотеза Коста (1902) были с энтузиазмом восприняты современниками, однако к 30-40-м гг. в них обнаружили столько недостатков и неточностей, что они были отвергнуты.
Идея органического происхождения нефти нашла огромное количество подтверждений , поэтому большинство исследователей являютсяеё сторонниками. При этом некоторые из них уверены, что в создание нефти принимают участие некоторые микроорганизмы . Этот вопрос сейчас всесторонне исследуется.
Одной из базовых теорий данного направления является теория осадочно- миграционного происхождения нефти, выдвинутая в 70-х гг. ХХ в. советским учёным Вассоевичем .Вассоевич предположил, что в осадочных горных породах захоронено богатое углеродом неорганическое вещество, которое и является основным источником нефти . Происхождение этого вещества Вассоевич объяснил так.
Отмирающий зоо- и фитопланктон соленых водоёмов выпадает в осадок.К нему присоединяются остатки более высокоорганизованной живой материи. В результате образуется достаточно тонкая смесь органического материала и минеральной массы. Скапливаясь на дне водоема и постепенно опускаясь все глубже и глубже в недра земли, смесь образует многочисленные мелкие вкрапления органического вещества в осадочные горные породы. Отдельные компоненты органического вещества со временем образуют отдельные фракции нефти, которые смешиваются под давлением новых слоев осадочных пород.
По мнению Вассоевича, образование компонентов нефти проходит в два этапа. На первом (более раннем) этапе образуются углеводороды и кислородсодержащие соединения. Эти пророцессы протекают в результате жизнедеятельности микроорганизмов, населяющих придонную часть водоёмов.Процессы этого этапа протекают при небольших температурах и могут сопровождаться полимеризацией непридельных соединений и некоторых кислородосодержащих соединений с образованием нерастворимых веществ.
Однако по мере погружения осадка бактериальные процессы сменяются высокотемпературными, в которых важное каталитическое действие исполняют многие минералы.
Реакции этого этапа характеризуются образованием газообразных продуктов - метана, оксида углерода(II), паров воды и т. д., а также интенсивным образованием предельных углеводородов.
Процессы образования нефти постепенно прекращаются, по мере того как расходуется та часть органического вещества, из которой возможно генерировать компоненты нефти.
Теория Вассоевича также объясняет тот факт , что в природе встречаются нефти различных типов. Согласно теории, состав нефти зависит от состава исходного органического вещества, геохимических условий процесса образования нефти, а также от влияния биохимических, химических и физических процессов, происходящих в нефтяных залежах с течением времени.
Теория Вассоевича в настоящее время является основной теорией появления нефти, однако это не значит, что она не нуждается в доработке. Существует еще множество вопросов, для которых требуются дополнительные исследования, и ученым будущего еще предстоит пролить свет на многие тайны этого удивительного процесса.[/sms]
