Реферат на тему нефть прошлое настоящее будущее
Обновлено: 05.07.2024
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.
Первое письменное упоминание о добыче нефти в России относится к XVI веку. На реке Ухта местные жители собирали нефть с поверхности воды, чтобы использовать ее для лечения и в качестве смазочного материала. В 1745 году на Ухте построили нефтеперерабатывающий завод. В 1823 году братья Дубинины стали перерабатывать нефть в Моздоке. На Каспии, недалеко от Баку, в те времена относившегося к Российской империи, в 1846 году пробурили первую в мире нефтяную скважину. Огромную роль в развитии нефтяной промышленности в этом регионе сыграли братья Нобели и семейство Ротшильдов.
К началу XX века 30% нефти, добываемой в мире, приходилось на долю России. После революции 1917 года и последовавшей через три года национализации месторождений добыча нефти в стране упала. Но иностранный капитал не покинул Россию. Такие компании, как Vacuum и Standard Oil, которой Ротшильды продали свои активы, сотрудничали с советским правительством. В результате с 1923 года уровень экспорта вернулся к прежним значениям.
До Второй мировой войны основная часть нефти добывалась в Каспийском регионе и на Северном Кавказе. Поэтому контроль над этими богатыми ценнейшим сырьем областями был одной из основных задач Германии во время войны. После войны добыча нефти на Каспии вновь начала расти, но было решено активно развивать поиск и разработку месторождений в Волго-Уральском регионе, где в 1975 году объем добычи достиг пика в 4,5 миллиона баррелей в день.
СССР делал широкомасштабные инвестиции в нефтедобывающие комплексы, и это способствовало быстрому росту добычи нефти в регионе. Открытые месторождения оказались несложными в разработке. Кроме того, они находились недалеко от транспортных артерий, что стало еще одним серьезным фактором, способствующим развитию отрасли. В 50-е годы на месторождения Волго-Урала приходилось около 45% от всей нефти, добываемой в СССР. С ростом добычи непрерывно увеличивался экспорт нефти. В 1960-е годы по объему добываемых углеводородов СССР вышел на второе место в мире, что вызвало падение цен на ближневосточную нефть и послужило одним из поводов для создания ОПЕК.
В начале 1960-х годов было объявлено об открытии первых крупных месторождений Западной Сибири. Это случилось, когда в стране остро встал вопрос: как удержать высокий уровень добычи после того, как на залежах Волго-Урала будет достигнут пик добычи. Открытие дало мощнейший стимул для освоения региона – тысячи людей переехали в суровый край, быстро выросли города и поселки нефтяников. Западно-Сибирский бассейн стал крупнейшим в СССР нефтеносным и нефтедобывающим районом. Несмотря на сложные климатические условия, добыча нефти росла рекордными темпами. Важной особенностью сырьевой базы региона явилась высокая концентрация разведанных запасов в крупных и крупнейших месторождениях. В 1965 году было открыто гигантское месторождение Самотлор, содержащее 14 миллиардов баррелей доступной нефти.
После этого грандиозного успеха в отрасли постепенно начался упадок, вызванный желанием получить как можно больше, не заботясь о долгосрочной перспективе. Недостаток вложений в разведку компенсировали интенсивным бурением. В 1988 году Советский Союз достиг рекорда – 11, 4 миллионов баррелей в день, причем большая часть приходилась на месторождения Западной Сибири. Но с этого момента технологические упущения дали о себе знать – долго сдерживать падение объемов было невозможно.
Большое влияние на кризис в отрасли оказал распад Советского Союза. Внутренний спрос упал, возможностей для экспорта не хватало. Из-за финансовых трудностей сокращалось бурение, скважины не получали должного обслуживания, не производился ремонт. Падение объемов добычи нефти прекратилось только в 1997 году.
Сегодня в России нефтяные компании нередко вынуждены работать в очень сложных условиях: приходится добывать нефть из залежей, варварски эксплуатировавшихся в советское время, из заводненных пластов, из трудных для разработки месторождений. Поэтому развитие новых технологий является одним из приоритетных направлений отрасли.
В 2007 году в России добыли 492 млн тонн нефти и конденсата. Именно на нефть приходится около 30% от объема всего российского экспорта. При нынешних темпах добычи разведанных запасов этого жидкого углеводорода должно хватить на 50 лет. Однако многие специалисты полагают, что будущее – за развитием новых технологий, которые позволят добывать нефть там, где раньше это было невозможным.
Собственными истоками обладает каждая отрасль, любая сфера деятельности нашего государства. И нефть России не является исключением.
Первые упоминания
Применение сырья впервые началось в Древнем Египте. Около трёх тысяч лет назад египтяне, проживавшие в долине Междуречья, собирали нефть с поверхности вод Нила. Приобретённое вещество они использовали в строительстве, в качестве топлива (уже тогда!), а также добавляли в состав мазей, предназначенных для бальзамирования тел.
К середине 16 века русский народ стал использовать нефть в качестве топлива, осветительного вещества, а также в строительстве. В 1745 году был построен первый завод по переработке нефти России в районе реки Ухта.
Современный период
На сегодняшний день нефть России занимает лидирующие мировые позиции по закупкам. Так, наша страна в 2000 году занимала 3 место среди мировых лидеров по объёму добычи этого природного вещества. Обогнали государство давно признанные сырьевые магнаты США и Саудовская Аравия.
С 2004 года открывается новый проект по соединению месторождений Казахстана и побережья Чёрного моря, организуются дополнительные поставки нефти России. В этот период цены начинают стремительно подниматься вверх. С 2007 года государство с 3 позиции перебирается на 2 место, обгоняя Соединённый Штаты. Более того, недавняя арктическая экспедиция на основе исследования сообщила о том, что стране могут принадлежать почти полтора миллиона квадратных километров шельфа, где имеются немыслимые запасы углерода.
Несмотря на то, что стоимость нефти за последние годы сильно упала, специалисты дают утешительные прогнозы. В ближайшие 3 года цена нефти России будет варьироваться в пределах 50-60 долларов за баррель. Однако многие придерживаются того мнения, что стоимость природного материала будет только возрастать. В любом случае, государство применяет новые технологии по переработке и транспортировке сырья, благодаря чему повышается не только стоимость, но и качество готового продукта.
Как и предсказывали инициаторы отмены откупной системы, в том числе и великий ученый Дмитрий Менделеев, перевод нефтяной промышленности на новые рыночные условия вызвал существенное возрастание объемов добычи углеводородного сырья и значительное развитие сектора нефтепереработки.
МИР-ЮСИФ МИР-БАБАЕВ КРАТКАЯ ИСТОРИЯ АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ НЕФТИ
О необходимости строительства трубопроводов от заводов к причалам для налива в морские суда писал и Д.И. Менделеев, который с 1863г. начал изучать экономику и состояние российского нефтяного дела.
Наибольшее значение для развертывания деятельности БО ИРТО имела помощь профессоров Д.И. Менделеева, К.И. Лисенко, академика Ф.Ф. Бейльштейна и др., а также крупных бакинских нефтяных фирм (братьев Нобель, братьев Ротшильд, A.M. Бенкендорфа, К.Я. Зубалова и др.), которые своими ежегодными взносами поддерживали Отделение. До сих пор в Баку (по ул. Низами, д. 115) сохранилось прекрасное здание БО ИРТО, построенное в 1899г. по проекту гражданского инженера И.В. Гославского. В здании БО ИРТО по вечерам проводились специальные технические курсы для рабочих.
Мовсумбек Магомед оглы Ханларов (1857-1921гг.), первый азербайджанец - доктор химии, защитивший диссертацию в Страсбургском Университете Германии в 1883г. В 1884г. возвращается из Германии в Азербайджан и становится известным в научных кругах России; в этом же году 13 сентября по 115 рекомендации Д.И. Менделеева, Н.А. Меншуткина и Д.И. Коновалова его принимают в БО ИРТО. В Баку Ханларов разворачивает широкую научную деятельность: организовывает заводские лаборатории, школу для подготовки специалистов по добыче нефти, представляет научные доклады, связанные с правилами проверки качества нефти и нефтепродуктов. В 1920г. Ханларов назначается на должность инженера-технолога в Отделе народного хозяйства при Верховном Совете Азербайджанской ССР; им многое было сделано для привлечения национальных кадров к работе в нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности.
В химической лаборатории БО ИРТО была организована работа по изучению методов очистки и анализа нефтепродуктов и впервые были стандартизованы способы их исследования. К примеру: исследуя бакинские 117 нефти, Менделеев выделил пентан и гексан; Бейльштейн, изучая состав низкокипящих дистиллятных фракций, обнаружил наличие в них веществ, обладающих свойствами парафинов.
Здесь необходимо подчеркнуть, что ученик Д.И. Менделеева Константин Харичков (1865-1921гг.) под влиянием своего учителя в 1892г. переехал в Баку, где и раскрылся его талант ученого-нефтехимика. Кроме двух книг (обе изданы в Баку в 1902- 1903гг.) он написал более 100 научных работ по химии и переработке нефти.
Читайте также: