Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Тема.Нафта. способи переробки нафти.



Мета лекції: Дати поняття про склад нафти, способи переробки нафти (перегонка, крекінг), продукти переробки нафти, їх характеристика.

Матеріал лекції сприяє формуванню наступних компетенцій: загально-наукові компетентності КЗН-4 (Базові знання фундаментальних наук в обсязі, необхідному для освоєння загально-професійних дисциплін); Інструментальні компетентності КІ-5 (Усне і письмове спілкування рідною мовою); Системні компетентності (застосувати свої знання на практиці) КС-1

В процесі вивчення теми: «Нафта. способи переробки нафти» курсант повинен отримати:

Знання про:

- склад нафти;

- способи переробки нафти;

- фракції, які утворюються в результаті перегонки нафти;

- очищення нафтопродуктів;

- детонаційна стійкість бензину

План лекції.

1. Нафта як сировина рідких палив і масел.

2. Способи переробки нафти:

- перегонка нафти;

- крекінг нафти.

3. Характеристика фракцій, які утворюються в результаті перегонки нафти.

4. Детонаційна стійкість бензинів.

 

Нафта –це пальна масляниста рідина зі специфічним запахом, розповсюджена в осадовій оболонці Землі і яка є найважливішою корисною копалиною. [8] Це горюча рідка корисна копалина, складна суміш, головним чином складається з вуглеводнів, з домішкою органічних сірчистих, азотних та смолистих речовин. Нафта являє собою маслянисту рідину червоно-коричневого, іноді майже чорного кольору; зустрічається слабозафарбована у жовто-зелений колір та іноді зовсім безкольорова нафта.

Найголовнішою властивістю нафти, які принесли їй світову славу виняткових енергоносіїв, є її здатність виділяти при згорянні значну кількість тепла.

Сира нафта звичайно не застосовується. Для одержання з нафти технічно цінних продуктів її піддають переробці.

Існує ряд думок як про вихідні для нафти речовини, так і про причини і процеси, що обумовлюють її утворення. Більшість дослідників в прихильниками гі­потези органічного походження нафти. За цією гіпотезою, нафта — продукт складних перетворень у земній корі рослинних і тваринних залишків, похованих в осадках давніх морів. Припуска­ють, що в процесі ущільнення донних морських осадів розсіяні в материнських породах нафто­ві вуглеводні видавлюються разом з водою і переміщуються у пористі породи — колекто­ри. Різниця в матеріалі, з якого утворюва­лась нафта, надалі могла бути однією з причин утворення різних видів нафти. Існують також припущення, що нафта — продукт реакцій неор­ганічного синтезу, які відбуваються в глибо­ких зонах земної кори та у верхній частині мантії Землі. За іншими гіпотезами, наф­тові вуглеводні належать до первинної кос­мічної субстанції (поряд з залізом, силікатами і водою), яка ввійшла до складу земної кулі під час формування планет сонячної системи.

Т.Л. Гинзбург-Карагічева, що відкрила присутність у нафті різноманітних мікроорганізмів, привела у своїх дослідженнях багато нових, цікавих зведень. Вона установила, що в нафтах, що раніше вважалися отрутою для бактерій, на великих глибинах йде кипуче життя, що не припинялося мільйони років підряд. Цілий ряд бактерій живе в нафті і харчується нею, змінюючи, таким чином, хімічний склад нафти.

Академік И.М.Губкін у своїй теорії нафтоутворення додавав цьому відкриттю велике значення. Т.Л. Гинзбург-Карагічевой установлено, що бактерії нафтових шарів перетворюють різні органічні продукти в бітумінозні. Під дією ряду бактерій відбувається розкладання органічних речовин і виділяється водень, необхідний для перетворення органічного матеріалу в нафту.

Академіком Н.Д.Зелінським, професором В.А.Соколовим поруч з іншими дослідниками велике значення в процесі нафтоутворення надавалось радіоактивним елементам. Дійсно, доведено, що органічні речовини під дією альфа-променів розпадаються швидше і при цьому утворюється метан і ряд нафтових вуглеводнів. Академік Н.Д.Зелінський і його учні установили, що велику роль у процесі нафтоутворення грають каталізатори.

У більш пізніх роботах академік Н.Д. Зелінський довів, що вхідні до складу тваринних і рослинних залишків пальмитова, стеаринова й інша кислоти при впливі хлористого алюмінію в умовах порівняно невисоких температур (150-400о) утворять продукти, по хімічному складі, фізичним властивостям і зовнішньому вигляду схожі на нафту. Професор А.В. Фрост установив, що замість хлористого алюмінію - каталізатора, відсутнього в природі, - його роль у процесі нафтоутворення грають звичайні глини, глинисті вапняки й інші породи, що містять глинисті мінерали.

Нафта здатна переміщуватися разом із своїми супутниками (вуглеводневими газами і водою) по тріщинах, розривах і пористих породах. Потрапляючи в природні пастки (перегини складок, виклинювання пористої верстви тощо), нафта скупчуєть­ся в них, тобто утворюються її родовища, що можуть бути об'єктом промислової експлуатації. Родовища нафти звичайно містяться в пісках, пісковиках і пористих або кавернозних вап­няках (в поровому просторі осадових порід), а також у порожнинах і тріщинах щільних кристалічних та метаморфічних порід. Обов’язковими супутниками нафти є газ і мінералізо­вані води.

 

СКЛАД НАФТИ ТА ЇЇ КЛАСИФІКАЦІЯ

До складу нафти входять насичені вуглеводні (парафіни), ароматичні вуглеводні, нафтени, а також органічні сполуки, що містять азот, кисень, сірку, деякі метали (залізо, ванадій, кобальт, мідь тощо).

Парафінові вуглеводні:

Представлені вуглеводнями від пентану до гексадекану (С16). Містяться в нафті у вигляді ізомерів. Парафінові вуглеводні з великою кількістю відгалужень надають високу якість бензину, тоді як парафіни нормальної будови знижують якість моторного палива. Температура плавлення коливається від 40 до 70 оС.

Нафтенові вуглеводні - насичені вуглеводні циклічної будови. Характерними для нафти є п’яти- та шестичленні цикли, хоча в високо кип’ячих фракціях зустрічаються сполуки більш складної будови. Використовуються для отримання адипінової кислоти НООС(СН2)4СООН – вихідної речовини для отримання синтетичних волокон.

Ароматичні вуглеводні – представлені головним чином бензеном та його гомологами – толуеном та оксигеном.

Інші сполуки нафти. Вміст оксигену в нафті складає близько 1% - феноли, ароматичні кислоти.

Сульфурвмісні речовини – меркаптан RSH, сульфіди, дисульфіди.

Класифікація нафти – розподілення її за групами на основі певних ознак для вибору оптимальної системи переробки.

Залежно від переважного вмісту вуглеводнів того чи іншого кла­су розріз­няють такі основні види нафти:

1) метанова нафта, яка складається переважно з нерозгалужених алканів;

2) нафтенова нафта, яка складається в основному з циклічних неароматичних вуглеводнів – циклоалканів, або нафтенів;

3) змішана нафта, яка включає суміш алканів, нафтенів і ароматич­них вуглеводнів. Змішана нафта зустрічається найчастіше.

Також існують класифікації нафти, в основу якої покладено інші ознаки: щільність, вміст окремих компонентів (сульфуру), температура кипіння фракцій і ін.

 

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ

При переробці нафти протікають складні процеси, для керування якими потрібно знати хімічні та фізичні властивості нафти. До основних фізико-хімічних показників нафти відносяться:

Густина – використовують показник відносної густини – відношення густини нафтопродуктів при температурі 20 оС до густини води при 4 оС. Густина нафти залежить від вмісту в ній легких фракцій.

Молекулярна маса – розраховується як середнє значення, так як нафта – це суміш нафтопродуктів.

М=60 + 0,3t + 0,01t

t – температура кипіння фракції.

В’язкість – опір, який здійснює один шар рідини переміщенню іншого під впливом зовнішніх сил. Залежить від температури. Зі зменшенням температури в’язкість збільшується.

Температура спалаху – температура, при якій пари нафтопродукту спалахують від відкритого полум’я.

Температура загоряння – температура, при якій нафтопродукт загоряється і продовжує горіти в присутності джерела вогню. Температура, при якій нафтопродукт при контакті з повітрям загоряється без використання полум’я, називається температурою самозагоряння.

 

ВИДОБУТОК НАФТИ ТА ЇЇ ТРАНСПОРТУВАННЯ

Видобуток нафти –сукупність технологічних прийомів видобування з земних надр нафти та супутніх їй газів, збирання цих продуктів і попереднього очищення їх від води та твердих домішок.

Нафта залягає у нафтовмісних пластах (пе­реважно піщаних), які часто містять ще й наф­тові води та нафтовий газ. Газ заповнює верх­ню частину пласта, утворюючи так звану газову шапку, нафта підстеляє газ, вода — нафту. В більшості нафтоносних пластів нафта пере­буває під так званим пластовим тиском, який зумовлюється:

а) тиском води, що оточує нафту;

б) тиском газу у газовій шапці;

в) тис­ком газу, розчиненого у нафті;

г) вагою нафти.