Нефть

Для повышения октановых чисел  товарных бензинов используют также  специальные антидетонационные  присадки и высокооктановые компоненты (этиловую жидкость, органические соединения марганца, железа, ароматические амины, метил-третбутиловый эфир).

 

6. Детонационная стойкость бензинов.

Детонационная стойкость характеризует  способность автомобильных бензинов противостоять самовоспламенению  при сжатии. Высокая детонационная  стойкость топлив обеспечивает их нормальное сгорание на всех режимах эксплуатации двигателя. Процесс горения топлива  в двигателе носит радикальный  характер. При сжатии рабочей смеси  температура и давление повышаются и начинается окисление углеводородов, которое интенсифицируется после воспламенения смеси. Если углеводороды несгоревшей части топлива обладают недостаточной стойкостью к окислению, начинается интенсивное накапливание перекисных соединений, а затем их взрывной распад. При высокой концентрации перекисных соединений происходит тепловой взрыв, который вызывает самовоспламенение топлива. Самовоспламенение части рабочей смеси перед фронтом пламени приводит к взрывному горению оставшейся части топлива, к так называемому детонационному сгоранию. Детонация вызывает перегрев, повышенный износ или даже местные разрушения двигателя и сопровождается резким характерным звуком, падением мощности, увеличением дымности выхлопа. На возникновение детонации оказывает влияние состав применяемого бензина и конструктивные особенности двигателя.

Детонационная стойкость автомобильных  бензинов определяется их углеводородным составом. Наибольшей детонационной  стойкостью обладают ароматические  углеводороды. Самая низкая детонационная  стойкость у парафиновых углеводородов  нормального строения, причем она  уменьшается с увеличением их молекулярной массы. Изопарафины и олефиновые углеводороды обладают более высокими антидетонационными свойствами по сравнению с нормальными парафинами. Увеличение степени разветвленности и снижение молекулярной массы повышает их детонационную стойкость. По детонационной стойкости нафтены превосходят парафиновые углеводороды, но уступают ароматическим углеводородам. Октановое число углеводородов снижается в следующем порядке: ароматические >изопарафины > олефины > нафтены > н-парафины.

7. Способы переработки нефти.

А) Перегонка нефти:

Первичная перегонка.

Первичные процессы переработки не предполагают химических изменений нефти и представляют собой ее физическое разделение на фракции. Сначала промысловая нефть проходит первичный технологический процесс очистки добытой нефти от нефтяного газа, воды и механических примесей - этот процесс называется первичной сепарацией нефти.

Нефть поступает на НПЗ в подготовленном для транспортировки виде. На заводе она подвергается дополнительной очистке  от механических примесей, удалению растворённых лёгких углеводородов (С1-С4) и обезвоживанию  на электрообессоливающих установках (ЭЛОУ).

Нефть поступает в ректификационные колонны на атмосферную перегонку (перегонку при атмосферном давлении), где разделяется на несколько  фракций: легкую и тяжёлую бензиновые фракции, керосиновую фракцию, дизельную  фракцию и остаток атмосферной  перегонки — мазут. Качество получаемых фракций не соответствует требованиям, предъявляемым к товарным нефтепродуктам, поэтому фракции подвергают дальнейшей (вторичной) переработке.

Вторичная перегонка.

Целью вторичных процессов является увеличение количества производимых моторных топлив, они связаны с химической модификацией молекул углеводородов, входящих в состав нефти, как правило, с их преобразованием в более  удобные для окисления формы.

По своим направлениям, все вторичные  процессы можно разделить на 3 вида:

*углубляющие: каталитический крекинг, термический крекинг, висбрекинг, замедленное коксование, гидрокрекинг, производство битумов и т.д.

*облагораживающие: риформинг, гидроочистка, изомеризация и т.д.

*прочие: процессы по производству масел, МТБЭ, алкилирования, производство ароматических углеводородов и т.д.

Б) Крекинг:

Крекинг (англ. Cracking - расщепление) — высокотемпературная переработка нефти и её фракций с целью получения, как правило, продуктов меньшей молекулярной массы — моторных топлив, смазочных масел и т. п., а также сырья для химической и нефтехимической промышленности. Крекинг протекает с разрывом связей С—С и образованием свободных радикалов или карбанионов. Одновременно с разрывом связей С—С происходит дегидрирование, изомеризация, полимеризация и конденсация как промежуточных, так и исходных веществ. В результате последних двух процессов образуются т. н. крекинг-остаток (фракция с температурой кипения более 350 °C) и нефтяной кокс.

Первая в мире промышленная установка  непрерывного термического крекинга нефти  была создана и запатентована  инженером В. Г. Шуховым и его  помощником С. П. Гавриловым в 1891 году. Была сделана экспериментальная  установка. Научные и инженерные решения В. Г. Шухова повторены У. Бартоном при сооружении первой промышленной установки в США в 1915—1918 годах. Первые отечественные промышленные установки крекинга построены В. Г. Шуховым в 1934 году на заводе «Советский крекинг» в Баку.

Крекинг проводят нагреванием нефтяного  сырья или одновременным воздействием на него высокой температуры и  катализаторов.

н-С8Н18  н-С4Н10 + СН2=СНСН2СН3,

н-С8Н18  н-С5Н12 + СН2=СНСН3.

*Термический:

В первом случае процесс применяют  для получения бензинов (низкооктановые компоненты автомобильных топлив) и  газойлевых (компоненты флотских мазутов, газотурбинных и печных топлив) фракций, высокоароматизированного нефтяного  сырья в производстве технического углерода (сажи), а также альфа-олефинов (термический крекинг); котельных, а  также автомобильных и дизельных  топлив (висбрекинг); нефтяного кокса, а также углеводородных газов, бензинов и керосино-газойлевых фракций; этилена, пропилена, а также ароматических углеводородов (пиролиз нефтяного сырья).

*Каталитический:

Во втором случае процесс используют для получения базовых компонентов  высокооктановых бензинов, газойлей, углеводородных газов (каталитический крекинг); бензиновых фракций, реактивных и дизельных топлив, нефтяных масел, а также сырья для процессов  пиролиза нефтяных фракций и каталитического  риформинга (гидрокрекинг).

Используют также др. виды пиролитического  расщепления сырья, например процесс  получения этилена и ацетилена  действием электрического разряда  в метане (электрокрекинг), осуществляемый при 1000—1300 °C и 0,14 МПа в течение 0,01—0,1 с.

Крекинг используют для повышения  октанового числа бензина (увеличения массовой доли C8H18).

 В ходе каталитического крекинга  протекают также процессы изомеризации  алканов.

*Риформинг:

Каталитический риформинг - каталитическая ароматизация нефтепродуктов (повышение содержания аренов в результате прохождения реакций образования ароматических углеводородов). Риформингу подвергаются бензиновые фракции с пределами выкипания 85-180°С[2]. В результате риформинга бензиновая фракция обогащается ароматическими соединениями и его октановое число повышается примерно до 85. Полученный продукт (риформат) используется как компонент для производства автобензинов и как сырье для извлечения ароматических углеводородов.

Процессы каталитического риформинга осуществляются в присутствии бифункциональных катализаторов — платины, чистой или с добавками рения, иридия, галлия, германия, олова, нанесенной на активный оксид алюминия с добавкой хлора. Платина выполняет гидрирующие-дегидрирующие функции, она тонко диспергированна на поверхности носителя, другие металлы поддерживают дисперсное состояние платины. Носитель — активный оксид алюминия обладает протонными и апротонными кислотными центрами, на которых протекают карбонийионные реакции: изомеризация нафтеновых колец, гидрокрекинг парафинов и частичная изомеризация низкомолекулярных парафинов и олефинов. Температура процесса 520—550С, давление 1-5 кгс. Следует отметить, что большое содержание ароматических углеводородов в бензине плохо сказывается на эксплуатационных и экологических показателях топлива. Повышается нагарообразование и выбросы канцерогенных веществ. Особенно это касается бензола, при сгорании которого образуется бензопирен- сильнейший канцероген. Для нефтехимий риформинг — один из главных процессов. Сырьём для полистирола является стирол продукт риформинга.

8. Нефть на Сахалине.

Сахалинские шельфовые проекты  — обобщённое название группы проектов по разработке месторождений углеводородного  сырья на континентальном шельфе Охотского и Японского морей  и Татарского пролива, прилегающем  к острову Сахалин. Всего на шельфе Сахалина открыто девять нефтегазоносных  участков с совокупными запасами 1,19 трлн. куб. метров газа, 394,4 млн. тонн нефти и 88,5 млн. тонн газового конденсата.

За 70 лет интенсивной добычи наземные месторождения углеводородов на Сахалине оказались почти полностью  исчерпанными, но в 1970-1980-х годах  Дальневосточная морская экспедиция разведочного бурения открыла более  трех десятков месторождений нефти  и газа на северо-восточном шельфе острова. Для разработки этих месторождений  в последние десятилетия XX века было создано несколько проектов под общим названием «Сахалин».

В начале 1990-х годов предполагалось, что эти проекты будут разрабатываться  иностранными инвесторами и операторами  в рамках соглашений о разделе  продукции (СРП). Было заключено несколько  таких соглашений, однако до практической реализации дошли лишь проекты «Сахалин-1» (запасы — 264,2 млн. т нефти и 481,5 млрд. куб. м газа) и «Сахалин-2» (запасы — 182,4 млн. т нефти и 633,6 млрд. куб. м газа).

Однако после изменений российского  законодательства о разделе продукции  новых СРП по оставшимся проектам "Сахалин" заключено не было.

В настоящее время только над первыми шестью проектами ведутся хоть какие-то работы, лицензируются блоки, ведется добыча нефти, проводятся геологоразведочные работы. Остальные проекты находятся на «нулевом этапе».[источник не указан 245 дней]

По состоянию на 2010[обновить данные] добычу нефти и газа на острове  ведут компании «Эксон Нефтегаз Лимитед» (англ.)русск. (проект «Сахалин-1»), «Сахалин Энерджи» («Сахалин-2»), «РН-Сахалинморнефтегаз», Сахалинская нефтяная компания, «Петросах».[2] Общая добыча в 2009 году достигала 15,4 млн тонн нефти и газового конденсата и 19 млрд кубометров газа.[2] Прогнозная добыча нефти с конденсатом и газа с учетом разработки новых шельфовых проектов может составить в 2015 году 18,8 млн тонн и 35,5 млрд кубометров, в 2020 году — 26,3 млн тонн и 61,3 млрд кубометров.[2]

История открытия месторождений

В конце ХХ-го века к северо-востоку от острова Сахалин было открыто несколько крупных залежей углеводородов:

1. в 1977 году месторождение Одопту;
2. в 1979 году — Чайво;
3. в 1984 году — Лунское;
4. в 1986 году — Пильтун-Астохское;
5. в 1989 году — Аркутун-Дагинское.

 

9. Экологический аспект.

Начав эксплуатацию месторождений  нефти и газа, человек не задумывался  о последствиях интенсивной добычи этих природных ресурсов. Большую  опасность таит в себе использование  нефти и газа в качестве топлива. При сгорании этих продуктов в  атмосфере выделяются в больших  количествах углекислый газ, различные  сернистые соединения, оксид азота  и т.д. Уменьшение количества кислорода  и рост содержания углекислого газа, в свою очередь, будут влиять на изменение  климата. Молекулы диоксида углерода позволяют  солнечному коротковолновому излучению  проникать сквозь атмосферу Земли  и задерживают инфракрасное излучение, испускаемое земной поверхностью. Загрязнение  атмосферы таит в себе и другую опасность. Оно снижает количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли.

Безрассудно загрязняет человек и  водные бассейны планеты. Ежегодно в  Мировой океан по тем или иным причинам сбрасывается от 2 до 10 млн. т  нефти. Аэрофотосъёмкой со спутников  зафиксировано, что уже почти 30% поверхности  океана покрыто нефтяной плёнкой. Особенно загрязнены воды Средиземного моря, Атлантического океана и их берега.

Литр нефти лишает кислорода 40 тыс. л морской воды. Тонна нефти  загрязняет 12 кв. км поверхности океана. При концентрации её в морской  воде в количестве 0,1-0,001 мл/л икринки  рыб погибают за несколько суток. На 1 га морской поверхности может  погибнуть более 100 млн. личинок рыб, если имеется нефтяная плёнка. Источников поступления нефти в моря и  океаны довольно много. Это аварии танкеров и буровых платформ, сброс балластных и очистных вод, принос загрязняющих компонентов реками.

Встаёт угрожающий вопрос: что делать с этими чёрными океанами? Как спасти их обитателей от гибели?

Шведские и английские специалисты  для очистки морских вод от нефти предлагают использовать старые газеты, куски обёртки, обрезки с  бумажных фабрик. Брошенные в воду и измельчённые, они способны впитать  в себя 28-кратное количество нефти  по сравнению с собственной массой. Затем топливо из них легко  извлекается прессованием. Такие  полоски бумаги, помещённые в большие нейлоновые авоськи, предлагается использовать для сбора нефти в море на месте катастрофы танкеров. Хорошие результаты даёт обработка нефтяных плёнок железным порошком с последующим собиранием опилок магнитом. Большие надежды возлагаются на биологическую защиту.

По различным причинам при добыче и транспорте чёрного золота часть сырья выливается на земную поверхность и в водоёмы. Достаточно сказать, что только за 1988 г. при порывах нефтепроводов на Самотлорском месторождении в одноимённое озеро попало около 110 тыс. т нефти. Известны случаи слива мазута и сырой нефти в реку Обь (нерестилище ценных пород рыб) и другие водные артерии страны.