Нефте и газодобыча реферат

Обновлено: 05.07.2024

История – процесс, развивающийся во времени, предшествующий современности.

Промышленность – совокупность предприятий, занятых производством орудий труда, добычей, переработкой. Отрасль хозяйства.

Газ (газообразное состояние) (от нидерл. gas, восходит к др.-греч.χάος) — одно из четырёх агрегатных состоянийвещества, характеризующееся очень слабыми связями между составляющими его частицами (молекулами, атомами или ионами), а также их большой подвижностью.

2 вопрос. Рождение нефтяной и газовой промышленности: дискуссионность вопроса

Вопрос о том, когда берет свое начало каждая из этих отраслей спорный, представлен разными точками зрения. Главный критерий для рождения нефтяной промышленности – применение бурения. Бурение – механическое разрушение горных пород. Первоначально остановимся на том, с каким событием, годом и страной связывают рождение нефтяной отрасли в мире.

Как же дело обстоит с определением даты рождения нефтяной промышленности России? Есть ли что-либо в книге Д. Ергина о рождении нефтяной промышленности России? Да. Он пишет в частности: «Баку был частью независимого ханства, присоединенного к Российской империи в самом начале XIX столетия. К тому времени там уже начала формироваться примитивная нефтяная промышленность, и в 1829 г. в этом районе насчитывалось 82 вырытых в ручную колодца (С.66). Развитие индустрии серьезно ограничивалось отсталостью региона, его удаленностью, а также продажностью, деспотизмом и некомпетентностью царской администрации, которая управляла нефтяной промышленностью в рамках государственной монополии…(С.67). Таким образом, если следовать за содержанием книги Д. Ергина, имеется признание наличия в Российской империи, с привязкой к Баку, нефтяной индустрии на период присоединения Азербайджана, а это первое-начало второго десятилетия XIX в.

В советский период в книге (Очерки отечественной нефтяной промышленности. Дореволюционный период) автора Степана Михайловича Лисичкина была выдвинута дата 1848 г., когда на Апшероне (Азербайджан), было впервые (не только в России, но и в мире) осуществлено бурение на нефть. Книга вышла в 1954 г.
Но в тот же советский период в 1964 г. было объявлено о праздновании столетия нефтяной промышленности. Если от 1964 г. отнять сто лет получим дату 1864 г. Что же произошло в этом 1864 г.? В 1864 г. на Кубани, на землях взятых в аренду у государства, Ардалион Новосильцев силами американских специалистов организовал бурение для поисков нефти. 28 августа 1965 г. вслед за празднованием 100-летия нефтяной промышленности был принят указ о введении Всесоюзного Дня работников нефтяной и газовой промышленности. Таким образом, в этом подходе имеем дело с началом бурения на Кубани на землях откупщика АрдалионаНовосильцева. Причина предпочтения советским руководством отданная именно этим событиям связывалась со следующими обстоятельства:

Газовая промышленность, связанная с добычей природного газа – отрасль достаточно молодая. Только во второй половине XXв. природный газ стал активно завоевывать позиции в топливно-энергетическом балансе нашей страны, как и в мире.

Критерия для отсчета начала развития отрасли не выработано. Чаще всего называется дата, связанная со строительством трубопровода Саратов-Москва (1943 -1946 гг.), от открытых в 1940, 1941 гг. близ Саратова газовых месторождений у местечек Тепловка и Елшанка.

В изданиях XX в. при поиске ответа на вопрос о времени рождения газовой промышленности и ее возможного развития еще вXIX в. сложились следующие подходы:

1.Небольшое количество газа добывалось на нефтяных месторождениях, под которым может иметься ввиду только попутный нефтяной газ;

Примечание: созданная установка работала на дровах, позволяла получать газ, который стал использоваться для освещения улиц крупных городов. С 1835 г. англичане стали поставлять в Россию уголь, были созданы установки для получения газа из угля, с 1880-х г. – в качестве сырья стала использоваться нефть. То есть, это был так называемый искусственный газ, для его получения строились заводы, или же создавались компактные установки, получаемый газ по трубопроводам очень небольшого диаметра подавали к уличным фонарям. Фонарщики утром гасили, а вечером зажигали фонари. Компактные установки, прежде всего, работающие на нефти использовались для освещения крупных учреждений.

Но добыча и использование природного газа соотносится с серединой 1940-х гг.

Таким образом, вопросы, связанные с рождением нефтяной и газовой промышленности достаточно сложны. Предлагаем обратить внимание на каждый из изложенных подходов.

Вопрос. Развитие добычи нефти в России в допромышленный период

Еще важно понять: нефтедобыча в России в допромышленный период была, и распространена была достаточно широко. Нефть добывали для следующих целей:

1.Вывоз за границу;

Первая информация о нефти в России связана с XVI-XVII вв.:

1.Английская королева Елизавета, с которой в переписке состоял Иван IV, просила прислать ей нефти.

Много информации о поисках нефти, фактах добычи и переработки осталось из XVIII в. О нефти знал Петр I. Нефть изучал Михаил Иванович Ломоносов. Ведала нефтяным делом Берг-коллегия.

Где добывали нефть или с какими территориями связана имеющаяся о нефти информация из XVIII в.:

1.Север России – Ухта, Печора;

Первоначально государство стало сдавать нефтеносные земли на откуп. Откупом называлась практика сдачи участков земли за определенную сумму на определенный период определенному лицу в монопольное владение, с правом разведки, добычи, при желании – переработки, торговли нефтью.

1825 г. – 150 тыс. пудов

1834 г. – 240 тыс.пудов

1839 г. – 241тыс.пудов

1850-е гг. – 50 тыс.пудов/ год

1860-е гг. – 125 тыс.пудов

На Тамани;
В небольших объемах в Грузии, Дагестане.
На острове Челекен - восточное побережье Каспийского моря, Туркмения; сведения о добыче нефти с 1826 г. – 80 тыс.пудов, 1857 г. – 57 тыс. пудов – 200 колодцев

Пример Дубининых получил распространение. Опыт использовали: Николай Авдюнин, Василий Швецов, Иван Тамадов, купец Сухоруков – получали нефть на однокубовых установках.
Таким образом, в допромышленный период (XVIII-середина XIX вв.) имеется информация о добыче нефти на Тамани, Ухте, в Татарии, Башкирии, на Кавказе.Упоминаемый способ добычи – колодезный. Добыча в этот период была из колодцев. Колодцы рыли уступами до источника нефти. Глубина колодцев была разная: в Грозненском районе до 45 м., а Баку – до 28. Затем ставили деревянный короб. Вокруг короба пространство засыпали землей.Реже упоминается ямочный (ямно-копаночный) способ добычи.

Нефть поднимали бурдюками, первоначально - ручным воротом, затем -при помощи конной тяги. Имелись специальные земляные и каменные амбары для хранения нефти.

Интерес государства к этому направлению деятельности был не очень существенный.

Нефть – использовалась для освещения, для аптечных дел, вывозилась за границу.

Проблема возрастания глобальной потребности в энергии с каждым годом все явственнее и тревожнее обозначается перед человеческой цивилизацией. По расчетам экспертов, через 30 лет необходимые объемы энергетических ресурсов должны увеличиться на две трети. Причем, более чем на 70% спрос будет удовлетворяться за счет углеводородов: поэтому прогрессивный рост добычи этого сырья неизбежен.

Нефтегазовая отрасль России — одна из ключевых отраслей отечественной экономики. Значительная часть от общей выручки которой перечисляется в бюджет страны, наполняя его основную часть. Поэтому перспективы развития отечественной нефтегазодобывающей промышленности имеют для нас первостепенное значение.

Однако, стоит оговориться, что производство этих продуктов не безгранично. По оценке экспертов общемировое падение нефтедобычи уже началось с 2006-2010 гг., а добычи газа начнется с 2040 г. По современным оценкам оба вида топлива относятся к невосполняемым полезным ископаемым. Если это так, то мы уже видим дно углеводородного колодца.

Идеи о медленном образовании и накоплении нефти и газа и, как следствие этого, об исчерпаемости и невосполнимости запасов углеводородов (УВ) в недрах Земли появились еще в начале прошлого века вместе с зачатками нефтегазовой геологии. Они базировались на умозрительном представлении о генерации нефти и газа как о процессе, связанном с отжиманием воды и углеводородов при погружении и возрастающем уплотнении осадочных пород с глубиной. Медленное опускание и постепенное прогревание нефтегазоматеринских свит, протекающее в течение десятков и сотен миллионов лет, и породили теорию об очень медленном процессе нефтегазообразования. Стало аксиомой, что чрезвычайно малая скорость образования залежей УВ несопоставима со скоростью извлечения нефти и газа при эксплуатации месторождений, поэтому углеводороды традиционно рассматриваются как не восполняемые минеральные ресурсы. В данной работе будет более подробно описано, какую же все-таки природу происхождения имеют столь важные для человечества энергоносители.

1. Происхождение нефти и газа

Нужна помощь в написании реферата?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

В центре внимания данной работы имеют место такие элементы как нефть и природный газ, которые по своей сути являются углеводородами и выступают в качестве энергоносителей, поэтому для правильного понимания и восприятия изложенной темы, следует начать с определений терминологии.

Нефть — природная маслянистая горючая жидкость со специфическим запахом, буро-коричневого цвета, состоящая в основном из сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы и некоторых других химических соединений. Относится к каустобиолитам (т.н. ископаемое топливо).

Природный газ — вещество состоящее из смеси газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ, газ относится к группе осадочных горных пород.

Природный газ относится к полезным ископаемым. В пластовых условиях находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в нефти или воде. При нормальных условиях (101,325 кПа и 0 °C) природный газ находится только в газообразном состоянии. Также природный газ может находиться в кристаллическом состоянии в виде естественных газогидратов.

Углеводороды — органические соединения, состоящие исключительно из атомов углерода и водорода. Самым простым углеводородом является метан (СН4). Энергоноситель — вещество в различных агрегатных состояниях (твердое, жидкое, газообразное) и формах материи (плазма, поле, излучение), запасенная энергия которых может быть использована для целей энергоснабжения. [2]

1.2 Концепции неорганического происхождения нефти

Идея возможности неорганического происхождения нефти была выдвинута в XIX веке замечательным естествоиспытателем А.Гумбольтом. Позднее популярность неорганической теории была связана с авторитетом Д.И.Менделеева и с привлекательностью космических идей В.Д.Соколова. Позднее концепции неорганического происхождения развивались петербургским геологом Н.А.Кудрявцевым, киевским исследователем Б.Н.Кропоткиным, а также зарубежными учеными — К.Мак-Дерматом, Ф.Хойлем и др.

Нужна помощь в написании реферата?

.2.1 Гипотеза Менделеева

В нашей стране наиболее широкую известность получила теория, сформулированная Д.И.Менделеевым, доложенная им в 1876 году в Русском химическом обществе. По его мнению, вода, проникая по разломам в глубинные недра Земли, вступает во взаимодействие с карбидами металлов. Образовавшиеся при этом взаимодействии углеводородные пары по тем же разломам поднимаются в верхние части земной коры, где конденсируются, образуя скопления нефти.

.2.2 Гипотеза Кудрявцева

В 1950 г. профессор Н. А. Кудрявцев выдвинул магматическую гипотезу образования нефти. По его мнению, на больших глубинах — в мантии Земли — в условиях очень высокой температуры углерод и водород образуют углеводородные радикалы — СН, СН2 и СН3. Вследствие перепада давления они перемещаются по веществу мантии в зоны глубинных разломов и вдоль этих разломов поднимаются вверх, ближе к земной поверхности. По мере понижения температуры в верхних слоях эти радикалы соединяются друг с другом и с водородом. В результате образуются более сложные нефтяные углеводороды. Дальнейшее движение углеводородных газов и нефти приводит их или на поверхность Земли, или в ловушки, возникающие в проницаемых осадочных породах, а иногда и в кристаллических на границе с первыми. Передвижение углеводородов происходит по заполненным водой трещинам и вызывается огромным перепадом давления на пути миграции и в местах образования нефти в осадочной толще, а также разностью плотности воды и нефти.

.2.3 Гипотеза Соколова

Углеводороды возникают в космических телах на ранних стадиях их развития из углерода и водорода, количество которых во всех космических телах, в том числе и в Земле огромны. Возникшие таким образом углеводороды на Земле поглощаются расплавленной магмой. При остывании магмы и кристаллизации магматических горных пород, углеводороды отделяются от нее, и мигрируют по трещинам и разломам. Попадая в верхние части литосферы, и конденсируясь, углеводороды дают основной материал для образования различных битумов.

Важным достоинством концепций неорганического происхождения нефти является разве что ее оптимистичность. В современной же науке она находит много противоречий. [3]

1.3 Концепции органического происхождения нефти

Нужна помощь в написании реферата?

Источником нефти является захороненное в осадках органическое вещество — продукт разложения организмов, — отлагающееся вместе с минеральными частицами осадков.

В свою очередь, источником этого органического вещества являются две группы организмов: наземная растительность, остатки которой сносились реками в морские или озерные бассейны, бактерии и морской зоо- и фитопланктон, причем именно последнему принадлежит главная роль в нефтеобразовании.

Различия в составе органического вещества, отложенного из двух этих источников — гумуса и сапропеля, прослеживаются в составе нефтей, возникших за их счет. Накопление значительных масс органического вещества в осадках было возможно в условиях отсутствия или ограниченного доступа свободного кислорода, что могло происходить лишь в водной среде.

Органическое вещество находится в осадках в рассеянном состоянии. Одни типы осадков им обогащены в большей степени, другие — в меньшей или даже практически его лишены, но среднее содержание очень редко превосходит 1% от массы осадка. И лишь относительно небольшая часть этого вещества (10-30%) затем преобразуется в нефть, остальная сохраняется в осадке и переходит в образующуюся из него осадочную породу. Более всего обогащены органическим веществом темные глинистые толщи типа олигоцен-миоценовой майкопской серии Кавказа, девонского, так называемого доманика Волго-Уральского и Тимано-Печорского бассейнов. Именно их долго рассматривали как классические нефтепроизводящие или нефтематеринские толщи. Однако в дальнейшем выяснилось, что свойством продуцировать нефть обладали и другие типы осадочных формаций, в частности карбонатные.

Преобразование исходного органического вещества в нефть — процесс длительный, сложный и еще до конца непонятый. Известно, что углеводороды нефтяного ряда образуются уже в телах живых организмов и их обнаруживают в современных осадках. Однако, как показал Н.Б. Вассоевич, процесс идет очень медленно, пока осадки не погрузятся на глубину более 2 км, будучи перекрыты более молодыми слоями, и не нагреются до 80-100°C. Лишь тогда наступит главная фаза нефтеобразования. На большей же глубине, порядка 6 км, и при более высокой, более 120°C температуре вместо нефти начнет образовываться газ (рис.1)

Отечественная нефтегазовая геология подтвердила положения И.М.Губкина. На основе прогнозов, сделанных на базе этой теории, развитой его многочисленными последователями, отечественная нефтегазовая геология долгие годы позволяла прогнозировать и открывать месторождения, что сделало Советский Союз ведущей нефтегазовой державой мира.

Нужна помощь в написании реферата?

.3.1 Основные аргументы в пользу биогенного происхождения нефти

Ø Приуроченность 99,9% промышленных скоплений нефти к осадочным породам.

Ø Сосредоточение наибольших запасов в отложениях геологических периодов с наибольшей активностью биосферы.

Ø Сходство элементного, и, главное, — изотопного состава живого вещества и нефтей.

Ø Оптическая активность нефтей.

Но по существу процесс нефтеобразования завершается лишь тогда, когда капли нефти начнут собираться в более крупные скопления. А это происходит только при отжимании нефти вместе со связанной водой из материнской породы под весом вышележащих слоев, напором газа и при ее переходе в пористые породы-коллекторы, в частности пески и песчаники.

Необходимым условием сохранности сформированной залежи нефти или газа является наличие над пластами-коллекторами непроницаемых или слабопроницаемых пород — флюидоупоров, в просторечии обычно называемых покрышками. Наилучшими флюидоупорами служат соленосные образования. Развитию таких образований нижнепермского, кунгурского возраста обязаны своей сохранностью гигантские залежи газа, конденсата и нефти в массивных карбонатах — карбонатных платформах на периферии Прикаспийской впадины (Астраханское, Оренбургское, Тенгизское месторождения). Но гораздо чаще роль покрышек выполняют глинистые пачки и свиты. Таким образом, нефтегазоносные комплексы состоят из нефтематеринских толщ, коллекторов и покрышек.[6]

Нужна помощь в написании реферата?

1.4 Образование природного газа

Природный газ распространен в природе гораздо шире, чем нефть. Его формирование может происходить различными способами.

При биохимическом процессе образование метана происходит в результате переработки органического вещества бактериями. (Иногда эти бактерии поселяются на нефти, которые перерабатывают ее в метан, азот и углекислый газ).

Термокатализ заключается в преобразовании в газ органического вещества под действием давлений и температур в присутствии катализаторов — глин. Наиболее интенсивно термокатализ происходит при температуре 150-200°.

Если глины с повышенным содержанием органического вещества обогащены ураном, может запуститься радиационно-химический процесс образования газа, который заключается в воздействии радиоактивного излучения, на углеродные соединения. В результате органическое вещество распадается на метан, водород и окись углерода. Оксид углерода, в свою очередь, распадается на кислород и углерод, при соединении с водородом которого также образуется метан.

При механических воздействиях на угли на контактах зерен возникают напряжения, которые служат источниками энергии для механохимического образования метана.

Диапазон глубин газообразования гораздо шире, чем у нефти, а его источником могут являться не только вещества органического происхождения, захороненные в осадках, но и вещества, получающиеся в результате углефикации наземной растительности. Залежи газа, продуцированного угленосной толщей среднего карбона, известны в нижней Перми в южной части Северного моря и других районах. Выделения метана наблюдаются практически во всех угленосных толщах, и его взрывы в шахтах нередко имеют катастрофические последствия. Образование метана начинается уже в болотах, а промышленные залежи газа выявлены в очень молодых, плиоцен-четвертичных осадках. Газообразование продолжается и на больших глубинах, но, как отмечалось выше, его главная фаза приходится на область более высоких температур, чем главная фаза нефтеобразования. В последнее время в Скалистых горах США обнаружены скопления газа в слабопроницаемых отложениях верхов мела, их называют нетрадиционными, к ним относятся и упомянутые выше глинистые толщи. Следует упомянуть наконец о широком распространении в осадочных толщах морей и океанов и придонном слое осадков залежей газогидрата — сжиженного и замерзшего растворенного в воде газа.

.5 Современная модель образования залежей нефти и газа

Нужна помощь в написании реферата?

В обобщенном виде современная модель формирования залежей нефти и газа в результате накопления органического вещества (ОВ) и его преобразования в углеводороды (УВ) приведена в таблице 1.

Таблица 1. Образование залежей углеводородов.

Стадия	Состояние и формы нахождения ОВ и УВ	Геологические условия среды, формирующей скопления	Источники энергии, преобразующие ОВ, УВ и их скопления.
Накоп-ление и захоронение ОВ	Исходное органическое вещество осадков в диффузно — рассеянном состоянии	Водная среда с анаэробной геохимической обстановкой.	Биохимическое воздействие организмов и ферментов, действие каталитических свойств минералов
Генерация УВ	УВ нефтяного ряда в рассеянном состоянии	Геостатическое давление, температура недр, высвобождающаяся внутренняя химическая энергия ОВ при перестройке в УВ, радиация из вмещающих пород.
Миграция УВ	УВ в свободном и водогазорастворенном состоянии	Породы-коллекторы	Гравитация, геодинамическое давление, гидродинамические процессы, капиллярные силы, диффузия.
Аккумуляция УВ	Скопления УВ	Породы-коллекторы и покрышки, ловушки.	Гравитация, геодинамическое давление, гидродинамические процессы, капиллярные силы, диффузия.
Консервация УВ	Скопления УВ	Породы-коллекторы и покрышки, ловушки, восстановительная геохимическая среда, застойный режим пластовых вод, благоприятные давления и температуры.
Разрушение скоплений УВ	УВ в рассеянном состоянии	Разрушение покрышек, ловушек,растворение, окисление, разложение УВ	Тектонические движения, химические и биологические процессы, диффузия

В контрольной работе были рассмотрены 2 основных концепции органического и неорганического происхождения нефти и концепция происхождения природного газа. И если теория происхождения природного газа более-менее объяснима, то с нефтью не все так однозначно.

Пока не достигнуто еще полного согласия исследователей в отношении того, как образуется в природе жидкая нефть. Нефтеподобные вещества могут быть синтезированы в лабораториях, как из неорганических, так и из органических веществ, но залегание нефти и газа почти исключительно находятся в осадочных породах, которые одновременно содержат остатки древних растений и животных, является важным доказательством того, что исходный материал был органическим по своей природе. Условиями же нефтеобразования являются время (вероятно, не менее 500 000 лет), умеренные температуры (вероятно, 35-40 С) и давления (вероятно, ок. 10 атм) и ведут к преобразованию органического вещества в низкомолекулярные легкие углеводороды, обычно находящиеся в сырой нефти. Наука и прогресс не стоят на месте, тем более с учётом сегодняшних темпов роста, а следовательно есть все предпосылки к тому что человечество в скором времени не только изучит природу происхождения нефти и газа, но и научится управлять этим процессом.

ГОСТ

Нефте- и газодобыча – одна из основ топливной промышленности

Нефть и газ – невозобновимые природные ресурсы – являются на сегодняшний день основой топливной промышленности и энергетики. При их переработке производят различные виды топлива, а также множество химических веществ углеводородного состава. Например, пластмассы, полиэтилен и многое другое изготавливают из нефти.

По расчетам специалистов, этих ресурсов осталось не более, чем на несколько десятилетий (при сохранении нынешнего уровня потребления). Для окружающей среды и человека представляют опасность все стадии технологического процесса нефте- и газопереработки – от их добычи до использования конечных продуктов. Но наиболее масштабный экологический вред связан с предприятиями нефте- и газодобычи, процессом транспортировки углеводородного сырья по трубопроводам и морским транспортом, с первичной переработкой нефти. Особенную опасность представляют аварии на предприятиях данной отрасли.

Влияние на литосферу

Одним из наиболее опасных явлений, сопровождающих нефте- и газодобычу, является проседание вышележащих горных пород вследствие обрушения пустот, откуда были выкачаны полезные ископаемые. Это может сопровождаться техногенными землетрясениями. Наиболее эффективным способом борьбы с просадкой является закачка в пласт воды. Однако при нарушении герметичности пластов это может повлечь за собой загрязнение поверхностных и подземных вод углеводородами.

Влияние на атмосферу

Использование нефти и газа как топлива (наиболее обычный способ их использования) сопряжено с наибольшей экологической опасностью. При их сгорании в атмосферу попадают большие количества углекислого газа, различных сернистых соединений, оксида азота и т.д.

На процесс горения расходуется кислород, к настоящему времени сжигание жидких и газообразных углеводородов привело к потере уже более 300 млрд. т кислорода, что составляет 0,02 % всего имеющегося кислорода. Предполагается, что к 2020 г. потеря кислорода составит уже 0,77 %.

Готовые работы на аналогичную тему

Образующиеся в процессе сгорания нефти и газа выбросы обладают парниковыми свойствами и принимают участие в техногенной трансформации климата. Ведущая роль в загрязнении атмосферы принадлежит различным видам транспорта, топливом для которых служат продукты переработки нефти.

Влияние на гидросферу

Нефть и нефтепродукты служат одним из самых обычных и опасных загрязнителей водной среды. В водоемах они формируют плавающую на поверхности воды пленку, частично растворяются, образуют устойчивую эмульсию, а наиболее тяжелые фракции оседают на дно.

В водоемы нефтепродукты попадают в процессе разработки месторождений (особенно шельфовых месторождений в прибрежной зоне морских акваторий), при транспортировке танкерами, при авариях танкеров и нефтепроводов. Хотя существуют бактерии, способные потреблять попавшую в воду нефть, при сколько-нибудь значительных разливах они не в состоянии быстро ликвидировать нефтяные загрязнения, поэтому аварии всегда оборачиваются экологическими катастрофами. В воде нефть после улетучивания более легких фракций со временем разрушается до безвредных веществ. Однако такое самоочищение происходит только при достаточном содержании кислорода и в благоприятных для бактерий температурных условиях – при температурах более 10 градусов.

Ежегодно в Мировой океан всем перечисленным причинам попадает от 2 до 10 млн. т нефти. Не менее 30% поверхности океана постоянно покрыто нефтяной пленкой. Это представляет крайнюю опасность для всей водной биоты – от фитопланктона до морских млекопитающих, в том числе и для хозяйственно ценных видов.

Сточные воды от объектов нефтехимической промышленности содержат кислоты, аммиак, различные углеводороды, смолы и т.д. Они активно окисляются, что снижает в воде содержание кислорода, увеличивает ее окисляемость и биологическую потребность в кислороде.

Введение
Нефть
Состав
Углеводородные соединения
Гетеросоединения
Физические свойства
Способы переработки
Первичная переработка
Подготовка нефти а переработке
Общие сведения о перегонке и ректификации нефти
Нефтяные фракции
Вторичная переработка
Типы и назначение термолитических процессов
Процесс получения бензина из керосина
Процесс получения битумов
Процесс получения технического углерода
Повышение октанового числа
Экологические проблемы
Месторождения нефти в РФ
Цены на нефть
Нефть и жизнь

I. ВВЕДЕНИЕ

Нефть и продукты ее преобразования были известны еще в далеком прошлом, их использовали для освещения или в лечебных целях. Потребность в нефти и нефтепродуктах резко возросла в начале XX в. в связи с появлением двигателей внутреннего сгорания и быстрым развитием промышленности.

В настоящее время нефть и газ, а также получаемые из них продукты применяются во всех отраслях мирового хозяйства.
Нефть и газ используются не только в качестве топлива, но и в качестве ценного сырья для химической промышленности. Великий русский ученый Д. И. Менделеев говорил, что сжигать нефть в топках – преступление, так как она является ценным сырьем для получения множества химических продуктов. Из нефти и газа в настоящее время вырабатывается огромное число продуктов, которые используются в промышленности, сельском хозяйстве, в быту (минеральные удобрения, синтетические волокна, пластмассы, каучук и т. д.). В последние годы во многих странах мира ведутся исследования с целью переработки нефти и нефтепродуктов при помощи микроорганизмов в белки, которые могут быть использованы как корм для скота.

Экономика государств зависит от нефти больше, чем от любого другого продукта. Поэтому нефть с начала ее промышленной добычи и до настоящего времени является предметом острой конкурентной борьбы, причиной многих международных конфликтов и войн.

Зависимость государства от нефти как сырья или способа экономического влияния, определяет её уровень развития и положение на мировой арене.
Итак, нефть играет очень значимую роль в современном мире. Это не только одно из важнейших полезных ископаемых, которое является сырьем для получения невероятного множества веществ и мощным энергетическим ресурсом, но и крупнейший объект международной торговли, и неотъемлемое звено экономических отношений.

II. НЕФТЬ

Нефть – это природная горючая маслянистая жидкость, относящаяся к группе горных осадочных пород, одно из важнейших полезных ископаемых Земли. Отличается исключительно высокой теплотворностью: при горении выделяет значительно больше тепловой энергии, чем другие горючие смеси.

1. Состав

Нефть состоит главным образом из углерода – 80-85% и водорода – 10-15% от массы нефти. Кроме них в нефти присутствуют еще три элемента – сера, кислород и азот. Их общее количество обычно составляет 0,5 – 8 %. В незначительных концентрациях в нефти встречаются ванадий, никель, железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, бор, мышьяк, калий и др. Их общее содержание не превышает 0,03% от массы нефти. Указанные элементы образуют органические и неорганические соединения, из которых состоит нефть. Кислород и азот находятся в нефти только в связанном состоянии. Сера может встречаться в свободном состоянии или входить в состав сероводорода.

1.1 Углеводородные соединения

В состав нефти входит около 425 углеводородных соединений. Нефть в природных условиях состоит из смеси метановых, нафтеновых и ароматических углеводородов. В нефти также содержится некоторое количество твердых и газообразных растворенных углеводородов. Количество природного газа в кубометрах, растворенного в 1 т нефти в пластовых условиях, называется газовым фактором.
В нефтяных (попутных) газах кроме метана и его газообразных гомологов содержатся пары пентана, гексана и гептана.

Класс соединений

Процентное содержание

Парафины – насыщенные (не имеющие двойных связей между атомами углерода) углеводороды линейного или разветвлённого строения. Подразделяются на следующие основные группы:

Нормальные парафины, имеющие молекулы линейного строения. Обладают низким октановым числом и высокой температурой застывания, поэтому многие вторичные процессы нефтепереработки предусматривают их превращение в углеводороды других групп.
Изопарафины – с молекулами разветвленного строения. Обладают хорошими антидетонационными характеристиками и пониженной, по сравнению с нормальными парафинами, температурой застывания.
Нафтены (циклопарафины) – насыщенные углеводородные соединения циклического строения. Доля нафтенов положительно влияет на качество дизельных топлив (наряду с изопарафинами) и смазочных масел. Большое содержание нафтенов в тяжёлой бензиновой фракции обуславливает высокий выход и октановое число продукта риформинга.

Ароматические углеводороды – ненасыщенные углеводородные соединения, молекулы которых включают в себя бензольные кольца, состоящие из 6 атомов углерода, каждый из которых связан с атомом водорода или углеводородным радикалом. Оказывают отрицательное влияние на экологические свойства моторных топлив, однако обладают высоким октановым числом.

Олефины – углеводороды нормального, разветвлённого, или циклического строения, в которых связи атомов углерода, молекулы которых содержат двойные связи между атомами углерода. Во фракциях, получаемых при первичной переработке нефти, практически отсутствуют, в основном содержатся в продуктах каталитического крекинга и коксования. Ввиду повышенной химической активности, оказывают отрицательное влияние на качество моторных топлив.

1.2 Гетеросоединения

Наряду с углеводородами в нефти присутствуют химические соединения других классов. Обычно все эти классы объединяют в одну группу – гетеросоединений. В нефти также обнаружено более 380 сложных гетеросоединений, в которых к углеводородным ядрам присоединены такие элементы, как сера, азот и кислород. Большинство из указанных соединений относится к классу сернистых соединений – меркаптанов. Это очень слабые кислоты с неприятным запахом. С металлами они образуют солеобразные соединения – меркаптиды. В нефтях меркаптаны представляют собой соединения, в которых к углеводородным радикалам присоединена группа SH. Меркаптаны разъедают трубы и другое металлическое оборудование буровых установок. Главную массу неуглеводородных соединений в нефтях составляют асфальтово-смолистые компоненты. Это темно-окрашенные вещества, содержащие помимо углерода и водорода кислород, азот и серу. Они представлены смолами и асфальтенами. Смолистые вещества заключают около 93% кислорода в нефти. Кислород в нефти встречается в связанном состоянии также в составе нафтеновых кислот (около 6%), фенолов (не более 1%), а также жирных кислот и их производных. Содержание азота в нефтях не превышает 1%. Основная его масса содержится в смолах. Содержание смол в нефтях может достигать 60% от массы нефти, асфальтенов – 16%. Асфальтены представляют собой черное твердое вещество. По составу они сходны со смолами, но характеризуются иными соотношениями элементов. Они отличаются большим содержанием железа, ванадия, никеля и др. Если смолы растворяются в жидких углеводородах всех групп, то асфальтены нерастворимы в метановых углеводородах, частично растворимы в нафтеновых и лучше растворяются в ароматических. В “белой” нефти смолы содержатся в малых количествах, а асфальтены вообще отсутствуют.

2. Физические свойства нефти

Важнейшими свойствами нефти являются плотность, содержание серы, фракционный состав, вязкость и содержание воды, хлористых солей и механических примесей.
Плотность нефти, зависит от содержания тяжелых углеводородов, таких как парафины и смолы.

По плотности можно ориентировочно судить об углеводородном составе нефти и нефтепродуктов, поскольку ее значение для углеводородов различных групп различно. Более высокая плотность сырой нефти указывает на большее содержание ароматических углеводородов, а более низкая – на большее содержание парафиновых углеводородов. Углеводороды нафтеновой группы занимают промежуточное положение. Таким образом, величина плотности до известной степени будет характеризовать не только химический состав и происхождение продукта, но и его качество. Наиболее качественными и ценными являются легкие сорта сырой нефти . Чем меньше плотность сырой нефти, тем легче процесс ее переработки нефти и выше качество получаемых из нее нефтепродуктов.

По содержанию серы сырую нефть в Европе и России подразделяют на малосернистую (до 0,5%), сернистую (0,51-2%) и высокосернистую (более 2%).
Нефть является смесью нескольких тысяч химических соединений, большинство из которых углеводороды; каждое из этих соединений характеризуется собственной температурой кипения, что является важнейшим физическим свойством нефти, широко используемым в нефтеперерабатывающей промышленности.

Присутствие механических примесей в составе нефти объясняется условиями ее залегания и способами добычи. Механические примеси состоят из частиц песка, глины и других твердых пород, которые, оседая на поверхности воды, способствуют образованию нефтяной эмульсии. В отстойниках, резервуарах и трубах при подогреве нефти часть механических примесей оседает на дне и стенках, образуя слой грязи и твердого осадка. При этом уменьшается производительность оборудования, а при отложении осадка на стенках труб уменьшается их теплопроводность. Массовая доля механических примесей до 0,005% включительно оценивается как их отсутствие.

Вязкость определяется структурой углеводородов, составляющих нефть, т.е. их природой и соотношением, она характеризует свойства распыления и перекачивания нефти и нефтепродуктов: чем ниже вязкость жидкости, тем легче осуществлять ее транспортировку по трубопроводам, производить ее переработку. Особенно важна эта характеристика для определения качества масленых фракций, получаемых при переработке нефти и качества стандартных смазочных масел. Чем больше вязкость нефтяных фракций, тем больше температура их выкипания.

III. СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ

Технологические процессы нефтеперерабатывающего завода принято классифицировать на две группы: физические и химические.
Физическими (массообменными) процессами достигается разделение нефти на составляющие компоненты (топливные и масляные фракции) без химических превращений и удаление (извлечение) из фракций нефти, нефтяных остатков, масляных фракций, газоконденсата и газов нежелательных компонентов (полициклических аренов, асфальтенов, тугоплавких парафинов), неуглеводных соединений.
В химических процессах переработка нефтяного сырья осуществляется путем химических превращений с получением новых продуктов, не содержащихся в исходном сырье. Химические процессы, применяемые на современных нефтеперерабатывающих заводах, по способу активации химические реакции подразделяют на термические и каталитические.

1. Первичная переработка

1.1 Подготовка нефти к переработке

1.2 Общие сведения о перегонке и ректификации нефти

Перегонка (фракционирование) – это процесс физического разделения нефти и газов на фракции (компоненты), отличающиеся друг от друга и от исходной смеси по температурным пределам кипения.
Перегонка с ректификацией – наиболее распространенный в химической и нефтегазовой технологии массообменный процесс, осуществляемый в аппаратах – ректификационных колоннах путем многократного противоточного контактирования паров и жидкости. Контактирование потоков пара и жидкости может производиться либо непрерывно (в насадочных колоннах), либо ступенчато (в тарельчатых ректификационных колоннах). При взаимодействии встречных потоков пара и жидкости на каждой ступени контактирования (тарелке или слое насадки) между ними происходит тепло- и массообмен, обусловленные стремлением системы к состоянию равновесия. В результате каждого контакта компоненты перераспределяются между фазами: пар несколько обогащается низкокипящими, а жидкость – высококипящими компонентами. При достаточно длительном контакте и высокой эффективности контактного устройства пар и жидкость, уходящие из тарелки или слоя насадки, могут достичь состояния равновесия, т. е. температуры потоков станут одинаковыми и при этом их составы будут связаны уравнениями равновесия. Такой контакт жидкости и пара, завершающийся достижением фазового равновесия, принято называть равновесной ступенью, или теоретической тарелкой. Подбирая число контактных ступеней и параметры процесса, можно обеспечить любую требуемую четкость фракционирования нефтяных смесей. Место ввода в ректификационную колонну нагретого перегоняемого сырья называют питательной секцией (зоной), где осуществляется однократное испарение. Часть колонны, расположенная выше питательной секции, служит для ректификации парового потока и называется концентрационной (укрепляющей), а другая – нижняя часть, в которой осуществляется ректификация жидкого потока, – отгонной, или исчерпывающей, секцией.

Различают простые и сложные колонны.
Простые ректификационные колонны обеспечивают разделение исходной смеси на два продукта: ректификат (дистиллят), выводимый с верха колонны в парообразном состоянии, и остаток – нижний жидкий продукт ректификации.

Сложные ректификационные колонны разделяют исходную смесь более чем на два продукта. Различают сложные колонны с отбором дополнительных фракций непосредственно из колонны в виде боковых погонов и колонны, у которых дополнительные продукты отбирают из специальных отпарных колонн, именуемых стриппингами. Последний тип колонн нашел широкое применение на установках первичной перегонки нефти.
Четкость погоноразделения – основной показатель эффективности работы ректификационной колоны – характеризует их разделительную способность. Она может быть выражена в случае бинарных смесей концентрацией целевого компонента в продукте.

Применительно к ректификации нефтяных смесей она обычно характеризуется групповой чистотой отбираемых фракций, т. е. долей компонентов, выкипающих по кривой истинной температуры кипения до заданной температурной границы деления смеси в отобранных фракциях (дистиллятах или остатке), а также отбором фракций от потенциала. Как косвенный показатель четкости (чистоты) разделения на практике часто используют такую характеристику, как налегание температур кипения соседних фракций в продукте. В промышленной практике обычно не предъявляют сверхвысоких требований по отношению к четкости погоноразделения, поскольку для получения сверхчистых компонентов или сверхузких фракций потребуются соответствующие сверхбольшие капитальные и эксплуатационные затраты.

Читайте также: