История нефти

Введение.

Основным сырьём для производства органических соединений служит в большинстве

случаев нефть. Химической обработкой этого сырья занимается самостоятельная

отрасль химической промышленности - нефтехимия. Постоянно вырастающая роль

синтетических органических соединений в жизни современного общества вызывает

потребность в создании промышленного производства органических материалов,

способного производить эти соединения быстро, дешево и в достаточном

количестве. Для такого производства необходимы доступные , дешевые и широко

распространенные в природе источники сырья , из которого можно было бы

получить необходимые соединения сравнительно простыми методами. С течением

времени выяснилось, что этим требованиям удовлетворяют 3 ископаемых источника

сырья, а именно: каменный уголь, природный газ и нефть. Первое сырье для

производства органических  материалов было получено из каменного угля. Так

продолжалось некоторое время, но с течением времени постоянно возрастало

значение природного газа и нефти, как источников химического сырья. Поэтому

все шире разрабатывались и усовершенствовались соответствующие химические

процессы. В настоящее время из нефти получают свыше 90% всех синтезируемых

органических соединений. Нефть - самый важный источник сырья для производства

органических соединений.

                                История нефти.                                

В глубокой древности было известно существовании нефти. Знали и слово

«нефть». Еще древние греческие летописцы Геродот и Плиний это горючее

вещество, использовавшееся, и как цемент называли «нафта». За 6-4 тысяч лет

до нашей эры на берегу реки Евфрат (Ирак) велась добыча нефти. К далекому

прошлому относятся первые сведения о нефти в Средней Азии. О добыче «черного

масла» в Ферганской впадине было известно еще во время похода Александра

Великого через Среднюю Азию в Индию. Во время путешествия Колумба в Америку

было описано озеро на острове Тринидад, в котором жители собирали асфальт, а

из него готовили цемент. В Северной Америке примитивная добыча нефти велась с

XVII века. В России в начала XVIII века Петр 1 приказал добывать нефть на

Апшеронском полуострове (Азербайджан). Однако намерение Петра 1 не было

осуществлено. Только после Бакинского ханства к России, началась кустарная

разработка нефтяных источников. Нефть была довольно дорогим товаром. К

примеру, в торговой книге, составленной в Москве в 1575-1610 гг., указано,

что ведро нефти стоило 3-4 раза дороже, чем ведро вина.

Хотя о нефти знали давно, использование ее в течение многих веков было

ограниченным. Так, в III тысячелетии до н. э. в Египте, асфальт, как

связующие и водонепроницаемое вещество вместе с песком и известью,

использовался для изготовления мастики, применяемой при сооружении строений

из кирпича и камня, дамб, причалов и дорог. Древние египтяне применяли ее

также для бальзамирования трупов, древние греки находили применение горящей

нефти в военных целях, как воспламеняющегося вещества вместе с селитрой,

серой и смолой для изготовления «огненных стрел» и «огненных горшков». В

военных действиях нефть - «греческий огонь» - использовался более 2 тысяч лет

назад.

Многие народы использовали нефть в медицине, а также для защиты садов и

виноградников от вредителей. Еще в XIII веке Марко Поло, описывая иракскую

нефть, указывал, что она применялась для освещения и в качестве лекарства от

кожных болезней. В XVI-XVII вв. в центральные районы России нефть привозили

из Баку. Ее применяли в медицине, живописи и в качестве растворителя для

красок, а также в военном деле.

Почти до начала XX века нефть употреблялась преимущественно для освещения

помещений, смазки колес телег и в немногочисленных механизмах. Постепенно

усиливалось ее значение, как топлива. Нефть – «кровь» земли, Нефть – «черное

золото». Так ныне называют нефть. И в этом нет ни какого преувеличения. Нефть

самое ценное топливо в мире!

Что такое нефть.

Соединения сырой нефти – это сложные вещества, состоящие из пяти элементов – C,

H, S, O и N, причем содержание этих элементов колеблется в пределах 82–87%

углерода, 11–15% водорода, 2,5–3% серы, 0,1–2% кислорода и 0,01–3% азота.

Углеводороды – основные компоненты нефти и природного газа. Простейший из них –

метан CH4 – является основным компонентом природного газа. Все

углеводороды могут быть подразделены на алифатические (с открытой молекулярной

цепью) и циклические, а по степени ненасыщенности углеродных связей – на

парафины и циклопарафины, олефины, ацетилены и ароматические углеводороды.

Парафиновые углеводороды (общей формулы CnH2n + 2)

относительно стабильны и неспособны к химическим взаимодействиям.

Соответствующие олефины (CnH2n) и ацетилены (Cn

H2n – 2) обладают высокой химической активностью: минеральные

кислоты, хлор и кислород реагируют с ними и разрывают двойные и тройные связи

между атомами углерода и переводят их в простые одинарные; возможно, благодаря

их высокой реакционной способности такие углеводороды отсутствуют в природной

нефти. Соединения с двойными и тройными связями образуются в крекинг-процессе

при удалении водорода из парафиновых углеводородов во время деструкции

последних при высоких температурах. Циклопарафины составляют важную часть

большинства нефти.

Они имеют то же относительное количество атомов углерода и водорода, что и

олефины. Циклопарафины (называемые также нафтенами) менее реакционноспособны,

чем олефины, но более чем парафины с открытой углеродной цепью. Часто они

представляют собой главную составную часть низкокипящих дистиллятов, таких,

как бензин, керосин и лигроин, полученных из сырой нефти.

                              Классификация нефти.                             

Классификации нефти строятся на различной основе. Как правило, это генетические

и технологические классификации. Первые из них учитывают состав исходного

материала и условия его преобразования, а вторые характеризуют нефть как сырьё

для производства тех или иных нефтепродуктов. Генетическая классификация делит

нефти на гумитосапропелитовые, сапропелитовые и сапропелито-гумитовые типы по

соотношению остатков высших и низших растений в их составе. Типы подразделяются

далее на классы и группы по степени преобразования компонентов в анаэробной

среде. Принятая в России технологическая классификация делит их на три класса

по содержанию серы (I<II<III), три типа по выходу фракций, перегоняющихся

до 350лнС (Т1>Т2>Т3), четыре группы по потенциальному содержанию базовых

масел (М1>М2>М3>М4), две подгруппы по индексу вязкости (И1>И2) и

три вида по содержанию твердого парафина (П1<П2<П3). В целом нефть

характеризуется шифром, составляемым последовательно из обозначения класса,

типа, группы, подгруппы и вида, которым соответствует данная нефть.

Классификация, имеющая признаки и научной, и технологической, была построена

на основе группового состава нефти. В соответствии с ней нефти делятся на

шесть классов: парафиновые, парафинонафтеновые, нафтеновые, парафино-нафтено-

ароматические, нафтеноароматические, ароматические. Каждый класс включает

нефти с преобладанием одного - двух компонентов группового состава или с их

примерно равным содержанием

Промышленнно-генетическая классификация нефти, аналогичная разработанной к

настоящему времени для углей, пока отсутствует. Вероятно, это связано с тем,

что разнообразие жидких горючих ископаемых намного меньше, чем ТГИ, а их

свойства легче стандартизуются по сравнительно просто определяемым кривым ИТК

и групповому составу. Принятые в разных странах национальные системы

классификаций можно достаточно успешно применять в международной торговле

нефтью и нефтепродуктами и с их помощью планировать направления переработки

нефти конкретного месторождения.

                       Физико-химические свойства нефти.                       

Нефть представляет собой чрезвычайно сложную смесь переменного состава и

говорить о константах нефти невозможно, потому что состав и свойства нефти

могут существенно изменятся. Но тем не менее для характеристики нефти

определение ряда физико-химических свойств имеет весьма важное значение в

отношении ее состава и товарных качеств.

     Плотность принадлежит к числу наиболее распространенных показателей при

исследовании нефти. Особое значение этот показатель имеет при расчёте нефтей,

занимающих данный объём или определения объема нефтей. Это важно как для

расчетно-конструктивных исследований, так и для практической работы на местах

производства, транспортировки и потребления нефтей. Величины плотности у нефти

весьма различны, они колеблются в пределах 0,77-2,0, хотя в большинстве случаев

они укладываются в более узкие пределы 0,83-0,96.

     Вязкостью или внутренним трением называется свойство,

проявляющееся в сопротивлении, которое нефть оказывает при перемещении одной ее

части относительно другой под влиянием действия внешней силы. Различают

Динамическую и кинематическую связь нефтей. Значение вязкости при

характеристике нефтей чрезвычайно велико. Наибольшее значение вязкость имеет

при расчете нефтепроводов, при расчетах, связанных с подачей топлива и т. д.

Нефть характеризуется не температурами кипения, температурными пределами

начала и конца кипения и выходом отдельных фракций, перегоняющихся в

определенных температурных интервалах. По результатам перегонки судят о

фракционном составе. Определение температурных пределов кипения отдельных

фракций нефти, а также определение процентного содержания этих фракций в

составе нефти имеет большое значение для определения характеристик этой нефти.

     Температура вспышки – это температура, при которой нефть, нагреваемая при

определенных условиях, выделяет такой количество паров, которое образует с

воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.

     Температурой воспламенения называется та температура, при которой

нагреваемый при определенных условиях нефтепродукт загорается и горит не менее

5 секунд.

При понижении температуры часть компонентов нефти становятся более вязкими и

малоподвижными, растворенные углеводороды могут выделятся в виде кристаллов.

Это весьма осложняет товарно-транспортные операции и эксплуатацию нефти при

низких температурах. Эту температуру называют температурой застывания.

                             Происхождение нефти.                             

История науки знает много случаев, когда вокруг какой-нибудь проблемы

разгораются жаркие споры. Такие споры идут вокруг проблемы происхождения

нефти.

     1 этап - с древнейших времён по 1760 . В этот период представления о

происхождении нефти, так или иначе, были связаны с различными представлениями о

"флогистоне ", происхождение Земли и др. Первая теория была сформулирована в

950 годы арабским учёным Их - Ван - эс-Сафа. "Вода и воздух - писал он -

созревают действием огня и образуют огненную серу и водяную ртуть. Эти два

вторичных элемента смешиваются с разным количеством земли и в зависимости от

температуры образуют минералы, находящиеся в земле, включая битуминозную

субстанцию, такие, как нефть. Поэтому они имеют "высокий" воздух и нефть,

сжимается и огнеопасны. " В конце 17  века (1697)итальянский учёный П. С.

Бекконе, ссылаясь на мнение англ. учёного В. Чарметона, считая, что янтарь и

битумы имеют одинаковое происхождение и нефть образуется "вулканическими силами

из земли и серного начала", В качестве доказательства он приводил пример

землетрясения 1683 года, которое повлияло на интенсивность нефтепроявлений в

Сицилии. Судя по работе французского учёного Н. Лемери, в конце 17 века

существовало представление об образовании нефти в результате перегонки янтаря;

каменный уголь является остатком этой перегонки. Однако сам Лемери считал, что

нефть образуется в результате перегонки   битума. Пожалуй, самое интересное

предположение высказал в начале 18 века немецкий учёный П. Ф. Генкель. По его

мнению, нефть образуется из остатков животных и растений. Существование к 1739

году представления о нефти были обобщены русским академиком И. Вейбрехтом,

который, разделяя мнение о нефти как о смеси "огненной", водной и земляной

субстанций, в то же время считал, что нефть либо образовалась под влиянием

тепла Земли, либо находилась в её недрах изначально. На основании нахождения

нефти в теплых странах вблизи морей с соленой водой и длительности ее притоков

снизу. Вейбрехт считал, что нефть-" это преобразованная, огненная сущность

солей, оставляемая морской водой. При чрезмерном накоплении горючих веществ в

одном месте при их воспламенении происходят землетрясения и оседания почвы".

Любопытен вывод этого исследования о том, что "масляные части растений близки по

своим свойствам к нефтяным маслам". На этом основании делалось предположение:

«быть может, огненные и масляные части всех растений происходят от нефти,

которую растения вытягивают из земли. «Эти представления завоевывали все

большее и большее признание. В 1750 немецкий ученый Шпильман писал, что нефть

образуется из растений, преимущественно из ели. Член французской академии наук,

химик по специальности П.Ж. Макер в 1758 высказал мнение о том, что битумы

образуются в результате взаимодействия "растительных масел " и "кислот".

     2 этап (1761-1859).Этот этап продолжался почти 100 лет. Он начался с

работы М.В.Ломоносова. В середине 18 века в своем трактате "О слоях земных"