|
Реферат: Нефть - кровь промышленности (Химия)
П Л А Н
| | стр. | |1. |Типы источников энергии |2 | |2. |Чем можно заменить нефть
|3 | |3. |пиролиз |4 | |4. |газификация |5 | |5. |ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО
СЫРЬЯ |6 | |6. |Сейсмические исследования недр Земли |7 | |7.
|использованная литература |8 | |
Нефть – это кровь промышленности.
И.В.
Сталин
i. типы источников энергии
Потребление нефти во всем мире прогрессивно растет, что, в свою
очередь, определяется развитием техники и промышленности, ростом населения.
В начале 20-го столетия потребление энергии удваивалось за 50 лет, а
теперь – каждые 15 лет.
Существующие источники энергии делят на возобновляемые и
невозобновляемые:
|НЕВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ |ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ |
|Ископаемое топливо |- солнечная энергия |
|- каменный уголь |- гидроэнергия |
|- бурый уголь |- энергия ветра |
|- торф |- энергия морских приливов |
|- горючие сланцы |- геотермальная энергия |
|- битумы | |
|Жидкое | |
|- нефть | |
|Газообразное | |
|- природный газ | |
|- попутный газ | |
|Атомная энергия | |
|- залежи радиоактивных веществ | |
Человечество использует в основном невозобновляемые источники
энергии. Вторая половина 20-го века характеризуется использованием в
основном нефти, газа – на 70%, а твердого топлива на 30%.
Запасы нефти и газа в мире не столь велики, и при интенсивном
использовании могут скоро оскудеть. К тому же нефть и нефтяные газы
являются основным сырьем для химической промышленности, которая развивается
опережающими темпами. Поэтому для будущего необходимо сохранить нефть и газ
прежде всего как сырье для химической промышленности, заменив нефть как
топливо другими источниками энергии.
Пример. Уже в настоящее время в Дании и Голландии 10% всей
потребляемой энергии составляет энергия ветра.
Пример. Атомная энергетика – энергетика сегодняшнего дня. Первичным
сырьем для нее служит уран, торий, природные запасы которых велики. Принцип
основан на радиоактивном превращении урана в искусственное ядерное горючее
– плутоний – 234.
Предполагается к 2100 году довести долю ядерной энергетики до 70%
энергопотребления.
2. ЧЕМ МОЖНО ЗАМЕНИТЬ НЕФТЬ
Одним из наиболее эффективных заменителей являются горючие газы –
природный газ, попутный нефтяной газ, коксовый газ, генераторный газ. К
тому же природный газ – это прекрасное топливо:
1. Дает полное сгорание без дыма
2. Прекрасно хранится в сжатом и сжиженном состоянии
3. Сравнительно низкая себестоимость добычи
4. Бурение газовых скважин не отличается от проходки нефтяных скважин.
Природный газ также используется как:
1. Газовое топливо
2. Применяется для серийных двигателей внутреннего сгорания. При этом
токсичность выхлопных газов меньше.
Чем еще можно заменить нефть?
Наиболее перспективно развитие угольной промышленности. Запасы
каменного угля в 5 раз превышают запасы нефти и газа.
Пример. Если считать уголь как единственный источник энергии, то его
запасов хватит на 300 – 400 лет.
3. ПИРОЛИЗ
Чтобы уголь стал нефтеподобным, его надо гидрировать (произвести
процесс обработки твердого топлива водородом при 5000 и давлении 70 мПа в
присутствии катализатора). При гидрировании угля происходит разрушение
непрочных молекулярных и внутирмолекулярных связей и гидрирование
ненасыщенных молекул.
Переработка твердого топлива возможна через пиролиз – нагревание
твердого топлива в закрытых реакторах без доступа воздуха. При этом крупные
молекулы расщепляются, а осколки полимеризуются, конденсируются,
ароматизируются, алкинируются и т.д.
|П И Р О Л И З |
|низкомолекулярный |высокомолекулярный |
|5000 - полукоксование |10000 – коксование |
|Получают синтетическое газовое и |Получают кокс и коксовый газ. смолу |
|жидкое топливо | |
Коксование осуществляется в коксовой печи, которая имеет 1 камеру
коксования, 2 обогревательные простенки для сжигания и циркуляции
отопительного газа, 3 регенераторы для утилизации теплоты отходящих дымовых
газов.
Кокс – один из главных продуктов коксования. Он используется в черной
и цветной металлургии, в химической промышленности. Кокс – источник тепла
(содержит 97,5% углерода).
Коксовый газ – содержит пары, коксовые смолы, пары бензельных
углеводородов, аммиак, сероводород, нафталин, пары воды, водород, метан,
этилен и его гомологи, угарный и углекислый газы, азот.
Смола – черная, вязкая жидкость, содержащая до 10 тыс. индивидуальных
химических веществ.
Существует еще один способ переработки твердого топлива – газификация
– превращение органической части твердого топлива в смесь газов путем его
неполного окисления воздухом, кислородом, водяным паром при 10000 в
реакторах-газогенераторах.
4. ГАЗИФИКАЦИЯ
Газификация – процесс с получением искусственного газообразного
топлива и сырья для химической промышленности.
Для газификации используют торф, полукокс, низкосортные угли.
Если вместо катализатора использовать воздух, то 2С + О2 ->2CO2,
2CO2 + O2 ->2CO2, C + O2 -> CO2.
Если использовать водяной пар, то C + H2O -> CO + H2,
C + 2H2O -> CO2 + 2H2, CO + H2O -> CO2 + H2
В результате газификации получают генераторные газы
Водород 16% угарный газ 10% метан
Известно, что метанол является основой для получения высокооктановых
добавок к моторному топливу, так же как и водород, он является экологически
перспективным видом топлива взамен бензина (что дает возможность применения
водорода в двигателях – авто, авиа, дизельных), также в быту – отопление
помещений, освещение).
Водород – ценное сырье для нефтепереработки и переработки твердого
топлива. Водород применяют для замены нефтепродуктов в виде добавок к
автотопливу, которая уменьшает вредность выхлопных газов, повышает
экономичность двигателей.
5. ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ
Наш мир начал отсчет 3-го тысячелетия, и подошли мы к нему с
оскудевшими природными сырьевыми ресурсами, особенно в отношении нефти, так
как объемы добычи нефти растут, рано или поздно ее запасы оскудеют. Поэтому
приходится экономить – в области энергоресурсов – но это лишь частичная
мера, т.к. моря и океаны хранят огромные запасы углеводородных газов (в
твердом состоянии).
Пример. Бермудский треугольник (на поверхности моря образовался
кипящий газом водяной купол, из которого вырывались газовые гейзеры).
Так как Мексиканский залив с Бермудами находится в зоне активной
тектонической деятельности, то это приводит к нарушению структуры пород,
падению в них давления, образованию многочисленных трещин, по которым мог
вырваться наружу колоссальный объем газа, заключенного в твердые, похожие
на лед частицы газовых гидратов – кластраты – соединения-ловушки, когда
одна молекула попадает в объем другой, более крупной.
Между молекулой-хозяйкой и молекулой-гостьей есть связь, для разрыва
которой нужны усилия.
1 м3 кластрата содержит 200 м3 газа. Залежи кластратов – газовых
гидратов – встречаются в осадках глубоководных акваторий и в недрах суши с
мощной зоной вечной мерзлоты. Запасы газа в форме гидратов в десятки раз
превосходят все разведанные запасы нефти.
Существует еще так называемая «тяжелая» нефть – вязкая масса с
плотностью 1. Она пропитывает песчаники и известняки. Разработки такой
нефти очень малы. «Тяжелая» нефть является частным случаем битумов.
Природные битумы – породы, напитанные высоковязкой нефтью, которую можно
выделить при нагревании. Природные битумы могут давать до 40% от
необходимого количества нефти (но переработка требует больших затрат).
|Источники углеводородного сырья |
|традиционные |нетрадиционные |
|- нефть |- жидкие, газообразные углеводороды |
|- горючие газы |(полученные из битумных пород, угля,|
| |горючих сланцев) |
Горючие сланцы – разновидность битумов – похожи на бурый уголь по
внешнему виду, занимают промежуточное положение между нефтью и углем (С – Н
меньше, чем в нефти, но больше, чем в угле).
Сланцы разрабатывают подземной газификацией – под землей на
значительной глубине поджигают пласт сланцев. Выделяется углекислый газ,
водород. Они используются в нефтехимической промышленности.
Ежегодная переработка 1 млн. тонн сланцев заменяет 1,5 млн. тонн
нефти.
Международные геологические конгрессы проводятся под девизом «С умом
соединенными усилиями» эксплуатировать недра Земли.
С умом эксплуатировать недра Земли нужно, познавая ее глубинное
строение.
Для этого создаются сети сверхглубоких скважин. Были обнаружены
гелий, водород, титан.
6. Сейсмические исследования недр Земли.
Изображение картины исследуемого района при помощи электромагнитных
волн на сотни км вглубь земли. Так как нефть плохо проводит электрический
ток, а вода – хорошо, то легко можно получить информацию о нефти через
воду, ее сопровождающую.
Нефть – дар природы. Нефть – неотъемлемый элемент нашей повседневной
жизни. Нефть дала миру неисчислимые богатства. Нефть – королева энергетики.
Нефть – черное золото. Чем ее можно заменить? «Голубым золотом» - природным
газом? Вряд ли надолго! Углем? Скорее всего. И скорее бы закончился
очередной «дележ мира», очередная «нефтяная война». Ибо кто владеет нефтью
– энергоносителем, тот владеет миром.
7. ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
Химия. Большой справочник для школьников и
поступающих в ВУЗы. Издательство «Дрофа». М. 1999 г.
Компьютерная энциклопедия «Природа»
Компьютерная энциклопедия «Наука»
Реферат на тему: Нефть - чёрное золото планеты
Нефть – “Чёрное золото”.
Такое выражение известно всем, его смысл – тоже. Нефть поистине
неиссякаемый источник для человека. Сейчас наша жизнь настолько от неё
зависит, что было бы страшно представить её отсутствие. Американский
учёный Ральф Лэпп пишет: “Я считаю варварством сжигание уникального
наследия Земли – углеводородов – в форме нефти и природного газа.
Сжигание этих молекулярных структур только для получения тепла следует
считать преступлением”. Широко известна фраза Д.И.Менделеева “Топить
печь нефтью всё равно, что топить её ассигнациями”. Думаю, комментарии
излишни.
Происхождение нефти.
Нефть известна очень давно. Археологи установили, что её добывали
и использовали уже за 5-6 тысяч лет до нашей эры. Наиболее древние
промыслы известны на берегах Ефрата, в Керчи, в китайской провинции
Сычу-Ань. Происхождение самого слова “нефть” следует искать в языках
народов Малой Азии, “нафата” – “просачиваться”. Упоминание о нефти
также встречается во многих древних рукописных книгах. В частности, уже
в Библии говорится о смоляных ключах в окрестностях Мёртвого моря.
Теории происхождения нефти. Их три: минеральная, органическая и
космическая.
Органическая теория. Основы этой теории были положены
М.В.Ломоносовым в середине XVIII века. В одном из своих трактатов он
писал: Выгоняется подземным жаром из приготовляющихся каменных углей
она бурая и черная масляная материя ... и сие есть рождение жидких
разного сорта горючих и сухих затверделых материй, каковы суть каменное
масло, жидовская смола, нефть, гагат, и сим подобное, которые хотя
чистотой разнятся, однако из одного начала происходят". Позднее эта
теория менялась и варьировалась, но суть теории такова – органический
материал, преобразованный сначала в уголь, а потом в нефть. Правда,
другие гипотезы того времени носили курьезный характер. Один варшавский
каноник утверждал, что Земля в райский период была настолько
плодородна, что на большую глубину содержала жировые примеси. После
грехопадения этот жир частично испарился, а частично погрузился в
землю, смешиваясь с разными веществами. Всемирный потоп содействовал
превращению его в нефть. Известны и другие не менее "научные" гипотезы
о происхождении нефти. Авторитетный немецкий геолог-нефтяник Г.Гефер
рассказывает об одном американском нефтепромышленнике конца прошлого
века, считавшем, что нефть возникла из мочи китов на дне полярных
морей. По подземным каналам она проникла в Пенсильванию. Гениальная
догадка М. В. Ломоносова об образовании нефти в результате воздействия
повышенной температуры на биогенное органическое вещество осадочных
пород начала получать подтверждение в конце XIX- начале XX веков при
проведении экспериментальных химических и геологических исследований.
Минеральная теория. Первым высказал эту теорию в 1805 году А.Гумбольдт.
Опыты учёных 1860-1870-ых годов по неорганическому синтезу
углеводородов послужили отправной точкой для развития этой теории. Д.
И. Менделеев, придерживавшийся до 1867 года представлений об
органическом происхождении нефти, в 1877 году сформулировал известную
гипотезу ее минерального происхождения, согласно которой нефть
образуется на больших глубинах при высокой температуре вследствие
взаимодействия воды с карбидами металлов. Например, [pic]. В первой
половине XX века интерес к гипотезе минерального происхождения нефти в
основном был потерян. Поиски нефти велись во всем мире, исходя из
представлений о ее органическом происхождении. С 1950 года снова начал
возрастать интерес к минеральной гипотезе, причиной чего была, по-
видимому, недостаточная ясность в ряде вопросов органической концепции,
что и вызвало ее критику. Наибольшую известность получили представления
Н. А. Кудрявцева. Они заметно изменялись во времени, но сущность их
заключаются в том, что нефть и газ образуются в глубинных зонах Земли
из смеси [pic] и [pic] в результате реакций прямого синтеза
углеводорода из CO и [pic]: [pic], а также полимеризация радикалов
=CH, [pic], [pic]. Геологические доказательства минеральной гипотезы -
наличие следов метана и некоторых нефтяных углеводородов в глубинных
кристаллических породах, в газах и магмах, извергающихся из вулканов,
проявления нефти и газа по некоторым глубинным разломам и т. п. -
являются косвенными и всегда допускают двойную трактовку.
Космическая теория. В 1892 году М. А. Соколовым была выдвинута
гипотеза космического происхождения нефти. Суть ее сводится к тому же
минеральному синтезу углеводородов из простых веществ, но на
первоначальной, космической стадии формирования Земли. Предполагалось,
что образовавшиеся углеводороды находились в газовой оболочке, а по
мере остывания поглощались породами формировавшейся земной коры.
Высвобождаясь затем из остывавших магматических пород, углеводороды
поднимались в верхнюю часть земной коры, где образовывали скопления. В
основе этой гипотезы были данные о наличии углерода и водорода в
хвостах комет и углеводородов в метеоритах.
В настоящее время преобладающая часть ученых - химиков, геохимиков
и геологов - считает наиболее обоснованными представления об
органическом генезисе нефти, хотя имеются ученные, которые до сих пор
отдают предпочтение минеральной гипотезе ее образования.
Нефть как химическое вещество.
В химическом отношении нефть – сложная смесь углеводородов и
углеродистых соединений, она состоит из следующих основных элементов:
углерод (84-87 %), водород (12-14 %), кислород, азот и сера (1-2 %),
содержание серы возрастает иногда до 3-5 %.
В нефти выделяют углеводородную, асфальто-смолистую части,
порфирины, серу и зольную часть.
Главную часть нефти составляют три группы УВ: метановые,
нафтеновые и ароматические.
Асфальто-смолистая часть нефти - это темноокрашенное вещество. Оно
частично растворяется в бензине. Растворившаяся часть называется
асфальтеном, нерастворившаяся - смолой. В составе смол содержится
кислород до 93 % от общего его количества в нефти.
Порфирины - особые азотистые соединения органического
происхождения. Считают, что они образованы из хлорофилла растений и
гемоглобина животных. При температуре [pic] порфирины разрушаются.
Сера широко распространена в нефти и в углеводородном газе и
содержится либо в свободном состоянии, либо в виде соединений
(сероводород, меркаптаны). Количество ее колеблется от 0,1% до 5 %.
Зольная часть - остаток, получающийся при сжигании нефти. Это
различные минеральные соединения, чаще всего железо, никель, ванадий,
иногда соли натрия.
Нефть сильно варьирует по цвету (от светло-коричневой, почти
бесцветной, до темно-бурой, почти черной) и по плотности (от легкой
0,65-0,70 [pic], до тяжелой 0,98-1,05[pic]).
Начало кипения нефти обычно выше 280[pic]С. температура застывания
колеблется от +300[pic] до -600[pic]С и зависит, в основном, от
содержания парафина (чем его больше, тем температура застывания выше).
Вязкость изменяется в широких пределах и зависит от химического и
фракционного состава нефти и смолистости (содержания в ней асфальто-
смолистых веществ). Нефть растворима в органических растворителях, в
воде при обычных условиях практически нерастворима, но может
образовывать с ней стойкие эмульсии.
Нефть можно классифицировать по разным признакам.
1. По содержанию серы
2. По потенциальному содержанию фракций, выкипающих до 3500[pic]С
3. По потенциальному содержанию масел
4. По качеству масел
Сочетание обозначений класса, типа, группы, подгруппы и вида
составляет шифр технологической классификации нефти.
В зависимости от месторождения нефть имеет различный качественный
и количественный состав. Так, например, бакинская нефть богата
циклопарафинами и сравнительно бедна предельными углеводородами.
Значительно больше предельных углеводородов в грозненской и ферганской
нефти. Пермская нефть содержит ароматические углеводороды.
Добыча нефти.
Сбор нефти с поверхности водоемов - это, очевидно, первый по
времени появления способ добычи, который до нашей эры применялся в
Мидии, Вавилонии и Сирии. Сбор нефти в России, с поверхности реки Ухты
начат Ф.С. Прядуновым в 1745 г. В 1858 на полуострове Челекен нефть
собирали в канавах, по которым вода стекала из озера. В канаве делали
запруду из досок с проходом воды в нижней части: нефть накапливалась на
поверхности.
Разработка песчаника или известняка, пропитанного нефтью, и
извлечение из него нефти, впервые описаны итальянским ученым Ф.
Ариосто в 15 веке. Недалеко от Модены в Италии такие нефтесодержащие
грунты измельчались и подогревались в котлах. Затем нефть выжимали в
мешках при помощи пресса. В 1833 -1845 г.г. нефть добывали из песка на
берегу Азовского моря. Песок помещали в ямы с покатым дном и поливали
водой. Вымытую из песка нефть собирали с поверхности воды пучками
травы.
Добыча нефти из колодцев производилась в Киссии, древней области
между Ассирией и Мидией в 5 веке до нашей эры при помощи коромысла, к
которому привязывалось кожаное ведро. Подробное описание колодезной
добычи нефти в Баку дал немецкий натуралист Э. Кемпфер. Глубина
колодцев достигала 27 м, их стенки обкладывались камнем или укреплялись
деревом.
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, которую в 1874 г применили на
нефтепромыслах в Грузии, в 1876 в Баку. В 1886 г В.Г. Шухов предложил
компрессорную добычу нефти, которая была испытана в Баку в 1897г. Более
совершенный способ подъема нефти из скважины - газлифт - предложил в
1914 г М.М. Тихвинский.
Заключение.
Нефть сейчас играет важную роль в структуре экономики многих
стран. Она чрезвычайно выгодна не только как топливо, но и как
химическое сырьё. Нефть – одно из достояний Земли, но до сих пор так и
нет одной правильной версии о её происхождении. Таким образом, нефть
остаётся загадкой до сих пор.
Медведева Юлия
24 января 2002 года
| |
