Нефть

 

 

 

 

 

Реферат по теме:

Нефть.

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                      Ученицы 10 класса А 

                                                                                     Кащеевой Ольги.

 

 

Содержание:

1. Что обозначает слово «нефть»………………………………………………………………
2. Гипотезы происхождения нефти……………………………………………………………
3. Физические свойства………………………………………………………………………………
4. Химический состав нефти……………………………………………………………………….

А) Общий состав нефти……………………………………………………………………………

Б) Углеводородный состав……………………………………………………………………..

В) Элементный состав нефти и гетероатомные  компоненты…………………

Г) Классификация нефти по углеводородному  составу…………………………

       5. Нефтепродукты  и их применения……………………………………………………………

       6. Детонационная  стойкость бензинов……………………………………………………….

       7. Способы переработки  нефти……………………………………………………………………

             А) Перегонка нефти………………………………………………………………...................

             Б) Крекинг нефтепродуктов…………………………………………………………………….

                   *Термический……………………………………………………………………………………..

                   *Каталитический………………………………………………………………………………….

                   *Риформинг…………………………………………………………………………………………

        8. Нефть на  Сахалине.

         9. Экологический  аспект.

         Список  литературы.

 

 

 

 

 

 

 

1. Что обозначает слово «нефть».

Нефть (из тур. neft) — природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводородов и некоторых других органических соединений. По цвету нефть бывает красно-коричневого, иногда почти чёрного цвета, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная нефть; имеет специфический запах, распространена в осадочных породах Земли. Сегодня нефть является одним из важнейших для человечества полезных ископаемых.

 

2. Общие сведения о нефти, ее состав, свойства.

Нефть обнаруживается вместе с газообразными  углеводородами на глубинах от десятков метров до 5—6 км. Однако на глубинах свыше 4,5—5 км преобладают газовые и  газоконденсатные залежи с незначительным количеством лёгких фракций. Максимальное число залежей нефти располагается  на глубине 1—3 км. На малых глубинах и при естественных выходах на земную поверхность нефть преобразуется  в густую мальту, полутвёрдый асфальт и другие образования — например, битуминозные пески и битумы.

По химическому составу и  происхождению нефть близка к  естественным горючим газам, озокериту, а также асфальту. Эти ископаемые объединяют под общим названием  петролитов. Петролиты относят к ещё более обширной группе так называемых каустобиолитов — горючих минералов биогенного происхождения, которые включают также ископаемые твёрдые топлива.

Нефть — жидкость от светло-коричневого (почти бесцветная) до тёмно-бурого (почти чёрного) цвета (хотя бывают образцы  даже изумрудно-зелёной нефти). Средняя  молекулярная масса 220—300 г/моль (редко 450—470). Плотность 0,65—1,05 (обычно 0,82—0,95) г/см³; нефть, плотность которой ниже 0,83, называется лёгкой, 0,831—0,860 — средней, выше 0,860 — тяжёлой.

Плотность нефти, как и других углеводородов, сильно зависит от температуры и давления. Она содержит большое число разных органических веществ и поэтому характеризуется не температурой кипения, а температурой начала кипения жидких углеводородов (обычно >28 °C, реже ≥100 °C) и фракционным составом — выходом отдельных фракций, перегоняющихся сначала при атмосферном давлении, а затем под вакуумом в определённых температурных пределах, как правило до 450—500 °C (выкипает ~ 80 % объёма пробы), реже 560—580 °C (90—95 %).

Температура кристаллизации от −60 до + 30 °C; зависит преимущественно от содержания в нефти парафина (чем  его больше, тем температура кристаллизации выше) и лёгких фракций (чем их больше, тем эта температура ниже). Вязкость изменяется в широких пределах (от 1,98 до 265,90 мм²/с для различных не́фтей, добываемых в России), определяется фракционным составом нефти и её температурой (чем она выше и больше количество лёгких фракций, тем ниже вязкость), а также содержанием смолисто-асфальтеновых веществ (чем их больше, тем вязкость выше).

Удельная теплоёмкость 1,7—2,1 кДж/(кг∙К); удельная теплота сгорания (низшая) 43,7—46,2 МДж/кг; диэлектрическая проницаемость 2,0—2,5; электрическая проводимость [удельная] от 2∙10−10 до 0,3∙10−18 Ом−1∙см−1.

Нефть — легковоспламеняющаяся  жидкость; температура вспышки от — 35 до +121 °C (зависит от фракционного состава и содержания в ней растворённых газов). Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях не растворима в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии. В технологии для отделения от нефти воды и растворённой в ней соли проводят обезвоживание и обессоливание.

3. Гипотезы происхождения нефти.

Существует ряд гипотез происхождения  нефти. Так называемое органическое топливо нефть, по предположениям ученых, является переработанными останками мертвых организмов. Большая часть нефти предположительно появляется из остатков растений и крошечных морских организмов, а также из останков крупных животных.

«Даже останки динозавров могли  быть задействованы в процессе происхождения  нефти», - говорит Уильям Томас, геолог Кентукского университета, хотя, по его мнению, эти останки очень малочисленны.

Другая гипотеза происхождения  нефти утверждает, что нефть находилась в недрах нашей планеты с момента  ее появления и что есть еще  много необнаруженных месторождений.

Согласно ведущей гипотезе, мертвые  организмы накапливаются на дне  океанов, рек или болот, перемешиваясь с грязями и песком. Через некоторое время осадочные породы поднимаются на поверхность и выделяющиеся в результате органических процессов тепло и давление превращают органический слой в темную и вязкую субстанцию, называемую керогеном.

Молекулы керогена распадаются  на более мелкие и легкие молекулы, состоящие исключительно из атомов углерода и водорода. В зависимости  от степени жидкости и газообразности этой смеси, она превращается в нефть или газ.

Ученые до конца не уверены в том, сколько времени занимает этот процесс, но есть мнение, что для этого необходимо порядка ста тысяч лет.

4. Химический состав нефти.

А) Общий состав нефти.

Нефть представляет собой смесь  около 1000 индивидуальных веществ, из которых  большая часть — жидкие углеводороды (> 500 веществ или обычно 80—90 % по массе) и гетероатомные органические соединения (4—5 %), преимущественно  сернистые (около 250 веществ), азотистые (> 30 веществ) и кислородные (около 85 веществ), а также металлоорганические  соединения (в основном ванадиевые и никелевые); остальные компоненты — растворённые углеводородные газы (C1-C4, от десятых долей до 4 %), вода (от следов до 10 %), минеральные соли (главным образом хлориды, 0,1—4000 мг/л и более), растворы солей органических кислот и др., механические примеси.

Б) Углеводородный состав нефти.

В основном в нефти представлены парафиновые (обычно 30—35, реже 40—50 % по объёму) и нафтеновые (25—75 %). В меньшей степени — соединения ароматического ряда (10—20, реже 35 %) и смешанного, или гибридного, строения (например, парафино-нафтеновые, нафтено-ароматические).

В) Элементный состав нефти и гетероатомные компоненты

Наряду с углеводородами в состав нефти входят вещества, содержащие примесные атомы. Серосодержащие — H2S, меркаптаны, моно- и дисульфиды, тиофены  и тиофаны, а также полициклические и т. п. (70—90 % концентрируется в остаточных продуктах — мазуте и гудроне); азотсодержащие — преимущественно гомологи пиридина, хинолина, индола, карбазола, пиррола, а также порфирины (большей частью концентрируется в тяжёлых фракциях и остатках); кислородсодержащие — нафтеновые кислоты, фенолы, смолисто-асфальтеновые и др. вещества (сосредоточены обычно в высококипящих фракциях).

Элементный состав (%): 82-87 C; 11-14,5 Н; 0,01-6 S (редко до 8); 0,001-1,8 N; 0,005—0,35 O (редко  до 1,2) и др. Всего в нефти обнаружено более 50 элементов. Так, наряду с упомянутыми, в нефти присутствуют V(10−5 — 10−2%), Ni(10−4−10−3%), Cl (от следов до 2·10−2%) и т. д. Содержание указанных соединений и примесей в сырье разных месторождений колеблется в широких пределах, поэтому говорить о среднем химическом составе нефти можно только условно.

Г) Классификация нефти по углеводородному составу

Класс углеводородов, по которому нефти  даётся наименование, должны присутствовать в количестве более 50 %. Если присутствуют углеводороды также и других классов  и один из классов составляет не менее 25 %, выделяют смешанные типы нефти: метано-нафтеновые, нафтено-метановые, ароматическо-нафтеновые, нафтено-ароматические, ароматическо-метановые и метано-ароматические; в них первого компонента содержится более 25 %, второго — более 50 %.

Таблица. Содержание основных классов  углеводородов в различной нефти (во фракциях, выкипающих до 300°С в % на всю нефть)Месторождение

	Плотность, г/см³	Парафины	Нафтены	Ароматические
Пермское (РФ)	0,941	8,1	6,7	15,3
Грозненское (РФ)	0,844	22,2	10,5	5,5
Сураханское (Азербайджан)	0,848	13,2	21,3	5,2
Калифорнийское (США)	0,897	9,8	14,9	5,1
Техасское (США)	0,845	26,4	9,7	6,4

 

5. Нефтепродукты и их применение.

Нефтепродукты представляют собой  смеси углеводородов, некоторых  их производных. Кроме этого к  нефтепродуктам относятся индивидуальные химические соединения, которые получают в ходе переработке нефти, использующиеся в виде топлива, различных смазочных  материалов, растворителей, электроизоляционных  сред, нефтехимического сырья, дорожных покрытий, иных направлений. В значительной доле нефтепродукты являются смесями  отдельных углеводородных компонентов, и содержат разнообразные добавки, присадки, которые улучшают свойства нефтепродукта, повышают стабильность его эксплуатационных характеристик. Химические изменения, являющиеся основой  процессов получения нефтепродуктов, называют нефтехимическим синтезом.

Все нефтепродукты можно разбить  на несколько групп, в зависимости  от их характеристик и направления  использования.

Наиболее обширную группу представляют топлива на основе нефтепродуктов. В группу входят всевозможные продукты переработки газов, топливо моторное, коммунально-бытового назначения (топочный мазут), керосин, бензин, мазут. Моторное топливо из всех нефтепродуктов занимает самую обширную область в группе (около 63%). В основном используется в двигателях внутреннего сгорания. Практически все топливные нефтепродукты  подвергаются очистке. Исключение составляет топочный, флотский мазут. Самой важной эксплуатационной особенностью, которую выказывают нефтепродукты в виде топлива, считается теплотворная способность, которая проявляется в детонации (дизельное топливо), хорошая воспламеняемость (бензин), низкая температура застывания нефтепродуктов, которая имеет различия для каждого типа, марки нефтепродукта, определяется в зависимости от района и условий применения. Необходимые качества нефтепродукты, использующиеся в виде топлива, приобретают, благодаря специально подобранным компонентам, присадкам.

В следующую группу нефтепродуктов входят масла. Чаще всего это смазочные, электроизоляционные, технологические  масла. В основе масел лежат нефтепродукты, подвергаемые вакуумной перегонке  мазута, деасфальтизации масляных гудронов. По эксплуатационным свойствам данные нефтепродукты выделяются вязкостью, стойкостью к окислению, смазочной способностью, температурой вспышки, застывания. Также в группу масел входят пластичные смазки, смазочно-охлаждающие жидкости, некоторые иные виды нефтепродуктов.

Нефтепродукты используются и для  производства технических битумов, входящих в третью группу по объему производства. Битумы широко применяются  в народном хозяйстве. Для изготовления используются остаточные нефтепродукты, содержащие в большом количестве асфальтово-смолистые, тяжелые гетероциклические  соединения, путем концентрации и  окисления.

Также нефтепродукты являются основой  при производстве твердых углеводородов: парафинов, церезинов, вазелинов, петролатумов, озокеритов и т.д. Применяются нефтепродукты в бумажной, пищевой, электротехнической, резиновой промышленности, медицине, иных направлениях производства.

Октановое число.

Показателем детонационной стойкости  автомобильных бензинов является октановое  число. Октановое число численно равно содержанию (% об.) изооктана (2,2,4,-триметилпентана) в его смеси с н - гептаном, которая по детонационной стойкости эквивалентна топливу, испытуемому на одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия в стандартных условиях на бедной рабочей смеси. В лабораторных условиях октановое число автомобильных бензинов и их компонентов определяют на одноцилиндровых моторных установках. Склонность исследуемого топлива к детонации оценивается сравнением его с эталонным топливом, детонационная стойкость которого известна. Октановое число на установках определяется двумя методами: моторным и исследовательским.

Методы отличаются условиями проведения испытаний. Испытания по моторному методу проводят при более напряженном режиме работы одноцилиндровой установки, чем по исследовательскому. Поэтому октановое число, определенное моторным методом, обычно ниже октанового числа, определенного исследовательским методом. Октановое число, полученное моторным методом в большей степени характеризует детонационную стойкость топлива при эксплуатации автомобиля в условиях повышенного теплового форсированного режима, октановое число, полученное исследовательским методом, больше характеризует бензин при работе на частичных нагрузках в условиях городской езды.

Разницу между октановыми числами  бензина, определенными двумя методами, называют чувствительностью бензина. Наибольшую чувствительность имеют  олефиновые углеводороды. Чувствительность ароматических углеводородов несколько ниже. Для парафиновых углеводородов эта разница очень мала, а высокомолекулярные низкооктановые парафиновые углеводороды имеют отрицательную чувствительность. Соответственно более по чувствительности (9-12 ед.) отличаются бензины каталитического крекинга и каталитического риформинга, содержащие непредельные и ароматические углеводороды. Менее чувствительны (1-2 ед.) к режиму работы двигателя алкилбензин и прямогонные бензины, состоящие из парафиновых и изопарафиновых углеводородов.