Нафта походження властивостi видобуток перегонка крекiнг
Нафта: походження, властивостi, видобуток, перегонка, крекiнг
Питання про вихiдну речовину, з якої утворилася нафта, про процеси нафтоутворення i формування нафти в концентрований поклад, у окремих покладах i родовищах дотепер ще не є остаточно вирiшеними. Існує ряд думок як про вихiднi для нафти речовини, так i про причини i процеси, що обумовлюють її утворення. В останнi роки завдяки працям радянських геологiв, хiмiкiв, бiологiв, фiзикiв i дослiдникiв iнших спецiальностей удалося з'ясувати основнi закономiрностi в процесах нафтоутворення. В даний час установили, що нафта органiчного походження, тобто вона, як i вугiлля, виникла в результатi перетворення органiчних речовин.
Ранiше висувалися й iншi теорiї утворення нафти.
Наприкiнцi XIX ст., коли в астрономiя i фiзика одержала розвиток застосування спектральних методiв дослiдження й у спектрах рiзних космiчних тiл були виявленi не тiльки вуглець i водень, але i вуглеводнi, росiйський геолог Н. А. Соколов висунув космiчну гiпотезу утворення нафти. Вiн припускав, що коли земля була у вогненно-рiдкому станi, то вуглеводнi з газової оболонки проникнули в масу земної кулi, а згодом при остиганнi видiлилися на його поверхнi. Ця гiпотеза не пояснює нi географiчного, нi геологiчного розподiлу нафтових родовищ...
Наприкiнцi XIX ст. Д.І. Менделєєв, що обратив увагу на приуроченiсть вiдомих тодi родовищ нафти до крайових частин гiр, була висунута теорiя неорганiчного походження нафти. Передбачалося, що вуглеводнi, що утворяться при дiї води на розпеченi карбiди металiв, проходили по трiщинах iз глибоких шарiв у зону осадової оболонки земної кулi, де шляхом їхньої конденсацiї i гiдрогенiзацiї утворилися нафтовi родовища.
Ця теорiя утворення нафти не одержала визнання серед геологiв i хiмiкiв. Важко уявити собi утворення нафти шляхом дiї на карбiди металiв води океанiв, потрапивших в глибину землi по трiщинах земної кори, тому що цi трiщини не можуть йти так глибоко.
Крiм того, наявнiсть у земнiй корi великих покладiв карбiдiв залiза, до яких може проникнути вода океанiв, дуже сумнiвно.
Кiлькiсть металевого залiза (а не його окислiв), що може потрапити з дуже глибоких зон на поверхню твердої кори - мiзерна. Оксиди залiза мiстити карбiди металiв не можуть. Імовiрнiсть же наявностi карбiдiв металiв у самому залiзi також украй незначна.
Усi приведенi вище розумiння говорять про те, що в зовнiшнiй оболонцi космiчного типу при наявностi окисної обстановки не приходиться очiкувати утворення i збереження карбiдiв залiза й iнших металiв у значних кiлькостях...
Академiк В. И. Вернадский звернув увагу на наявнiсть у нафтi азотистих з'єднань, що зустрiчаються в органiчному свiтi.
Попередники академiка І. М. Губкiна, росiйськi геологи Андрусов i Михайлiвський також вважали, що на Кавказу нафта утворилася з органiчного матерiалу. На думку И. М. Губкiна, батькiвщина нафти знаходиться в областi древнiх мiлководних морiв, лагун i заток. Вiн вважав, що вугiлля i нафта - члени того самого генетичного ряду пальних копалин.
Нафта поступово утворювалася в товщi рiзних за вiком осадових порiд, починаючи вiд найбiльш древнiх осадових порiд - кембрiйських, виниклих 600 млн. рокiв тому, до порiвняно молодих - третинних шарiв, що склалися 50 млн. рокiв тому.
Нагромадження органiчного матерiалу для майбутнього утворення нафти вiдбувалося в прибережнiй смузi, у зонi боротьби мiж сушею i морем...
значення вуглеводам. Тепер доведено, що нафта може утворитися з жирiв, бiлкiв i вуглеводiв, тобто з усiєї суми органiчних речовин.
придiляється загиблим рослинам, i, нарештi, теорiї змiшаного тваринно-рослинного походження нафти.
Остання теорiя, детально розроблена І. М. Губкинiм, називається сапропелiтова вiд слова “сапропель” - глинистий iл - i є пануючої. У природi широко поширенi рiзнi види сапропелiтiв.
Розходження у вихiднiй органiчнiй речовинi є однiєю з причин iснуючої рiзноманiтностi нафт. Іншими причинами є розходження температурних умов порiд, що вмiщають, присутнiсть каталiзаторiв i iн., а також наступнi перетворення порiд, з яких складається нафта...
У СРСР в минулому проведенi дослiдження, у результатi яких вдалося установити роль мiкроорганiзмiв в утвореннi нафти. Т. Л. Гинзбург-Карагiчева, що вiдкрила присутнiсть у нафтi рiзноманiтних мiкроорганiзмiв, привела у своїх дослiдженнях багато нових, цiкавих зведень.
Вона установила, що в нафтах, що ранiше вважалися отрутою для бактерiй, на великих глибинах йде кипуче життя, що не припинялося мiльйони рокiв пiдряд.
Цiлий ряд бактерiй живе в нафтi i харчується нею, змiнюючи, таким чином, хiмiчний склад нафти. Академiк И. М. Губкiн у своїй теорiї нафтоутворення додавав цьому вiдкриттю велике значення. Гинзбург-Карагiчевой установлено, що бактерiї нафтових шарiв перетворюють рiзнi органiчнi продукти в бiтумiнознi.
Пiд дiєю ряду бактерiй вiдбувається розкладання органiчних речовин i видiляється водень, необхiдний для перетворення органiчного матерiалу в нафту...
Академiком Н. Д. Зелiнським, професором В. А. Соколовом поруч з iншими дослiдниками велике значення в процесi нафтоутворення придавалось радiоактивним елементам. Дiйсно, доведено, що органiчнi речовини пiд дiєю альфа-променiв розпадаються швидше i при цьому утвореться метан i ряд нафтових вуглеводнiв.
У бiльш пiзнiх роботах академiк Зелiнський довiв, що вхiднi до складу тваринних i рослинних залишкiв пальмитова, стеаринова й iнша кислоти при впливi хлористого алюмiнiю в умовах порiвняно невисоких температур (150-400о) - його роль у процесi нафтоутворення грають звичайнi глини, глинистi вапняки й iншi породи, що мiстять глинистi мiнерали.
Фiзичнi властивостi нафти i перебування її в
природi.
Нафта являє собою маслянисту рiдину звичайно темного кольору зi своєрiдним запахом. Вона небагато легше води й у водi не розчиняється.
Малюнок1
. Геологiчний розрiз нафтоносної мiсцевостi.
Нафта залягає в землi, заповнюючи порожнечi мiж частками рiзних гiрських порiд (мал. 1). Для добування її бурять шпари (мал. 2). Якщо нафта багата газами, вона пiд тиском їх сама пiднiмається на поверхню, якщо ж тиск газiв для цього недостатньо, у нафтовому шаровi створюють штучний тиск шляхом нагнiтання туди газу, чи повiтря води (мал. 3).
У царськiй Росiї нафта добувалася майже винятково на Кавказу (Баку, Грозний). За роки радянської влади розвiдане i введено в експлуатацiю багато нових родовищ. Мiж Волгою й Уралом вiдкрите «Друге Баку» - величезний нафтоносний район, що значно перевершує по площi бакинське родовище. Багатi нафтою також родовища: Ембське, Дагестанське, Захiдноукраїнське, Сахалiнське, Ухтинске й iн. За годы радянської влади вiдбувся грандiозний рiст видобутку нафти в країнi.
Малюнок2
.Похиле буравлення шпар дозволяє добувати нафта з-пiд водойм i капiтальних споруджень.
Склад нафти
.
Якщо нафта нагрiвати в приладi, зображеному на малюнку 4, то можна помiтити, що вона кипить i переганяється не при постiйнiй температурi, що характерно для чистих речовин, а в широкому iнтервалi температур. Це значить, що нафта являє собою не iндивiдуальну речовину, а сумiш речовин. При нагрiваннi нафти спочатку переганяються речовини з меншою молекулярною вагою, що володiють бiльш низькою температурою кипiння, потiм температура сумiшi поступово пiдвищується, i починають переганятися речовини з великою молекулярною вагою, що мають бiльш високу температуру кипiння, i т. д.
Малюнок 3
.Нафта пiднiмається пiд тиском нагнiтається в шар
До складу нафти входять головним чином вуглеводнi. Основну масу її складають рiдкi вуглеводнi, у них розчиненi газоподiбнi i твердi вуглеводнi.
Малюнок
4
. Перегонка нафти в лабораторiї.
Склад нафти рiзних родовищ неоднаковий. Грозненська i захiдноукраїнська нафта складаються головним чином iз граничних вуглеводнiв. Бакинська нафта складається переважно з циклiчних вуглеводнiв - циклоалканiв.
Циклоалкани були вiдкритi в нафтi i вивченi видатним учнем А. М. Бутлерова, професором Московського унiверситету В. В. Map ков пiковим.
Переробка нафти
Перегонка нафти
Як тiльки вода в чайнику закипить, з чайника зi свистом почне вилiтати пара. Якщо тепер пiдставити чайник до вiкна, то пара негайно ж почне конденсуватися на склi i зi скла стануть падати краплi дистильованої, чи перегнанной води. Перегонка нафти заснована на тiм же принципi - спочатку нафта випаровується, а потiм пари її конденсують з подiлом на погони - бензиновi, гасовi i т. д.
Перший завод для очищення нафти був побудований у Росiї на Ухтинскому нафтовому промислi. Це було в 1745р., у перiод царювання Єлизавети Петрiвни. У Петербурзi й у Москвi тодi для висвiтлення користалися свiчами, а в малих мiстах i селах - скiпами. Але вже i тодi в багатьох церквах горiли “невгасимi” лампади. У лампади наливалася чадна олiя, що було не чим iншим, як сумiшшю очищеної нафти з рослинною олiєю.
Купець Сполохiв був єдиним постачальником очищеної нафти для соборiв i монастирiв.
Наприкiнцi XVIII сторiччя була винайдена лампа.
З появою ламп збiльшився попит на гас.
Коли брати Дрюка побудували в Моздокi нафтоперегiнний завод, свiй гас, що називається тодi фотогеном, вони вiдправляли в Росiю.
І перший, i другий, i всi наступнi нафтоперегiннi заводи одержували бензин, гас i iншi продукти випарюванням нафти.
Завод Дубинiн був дуже простий. Казан у грубцi, з казана йде труба через бочку з водою в порожню бочку. Бочка з водою - холодильник, порожня бочка - приймач для гасу.
цiлi мiстечка резервуарiв.
Нафта складається iз сумiшi рiзних речовин (головним чином вуглеводнiв) i тому не має визначеної крапки кипiння. На трубчатках нафту пiдiгрiвають до 300-325о.
При такiй температурi бiльш летучi речовини нафти перетворюються в пару.
кiлометра.
При температурi 300-325об
нафту переганяється не цiлком. Якщо температуру перегонки збiльшити, вуглеводнi починають розкладатися.
Нафтовики знайшли спосiб перегонки нафти без розкладання вуглеводнiв.
об
тодi, коли тиск дорiвнює атмосферi, чи 760 мм. рт. ст. Але вона може кипiти, наприклад, i при 60о.
Для цього треба лише понизити тиск. При тиску в 150 мм термометр покаже всего 60о.
о.
Отже, при 325об
цi вуглеводнi не киплять.
А якщо знизити тиск, то вони закиплять i при бiльш низькiй температурi.
На цьому законi заснована перегонка у вакуумi, тобто при зниженому тиску. На сучасних заводах нафта чи переганяється пiд атмосферним тиском, чи пiд вакуумом, найчастiше заводи складаються з двох частин - атмосферної i вакуумний. Такi заводи так i називаються атмосферно-вакуумнi. На цих заводах виходять одночасно всi продукти: бензин, лiгроїн, гас, газойль, мазут. Частин, що невипарувалися, при такiй перегонцi залишається набагато менше, нiж при атмосфернiй.
Дружнiше вiдбувається випар нафти, коли в установку вводиться пара.
Складна i цiкава робота ректифiкацiйної колони. У цiй колонi вiдбувається не тiльки подiл речовин по їх температурах кипiння, але одночасно виробляється додаткове багаторазове кип'ятiння рiдини, що конденсується.
Сумiш вуглеводних пар з печi надходить у нижню частину колони.
стiкає звiльнений вiд легких вуглеводнiв важкий залишок - мазут, а пари долають тарiлку за тарiлкою, прагнучи до верха колони.
Спочатку перетворюються в рiдину пари з високими температурами кипiння. Це буде солярова фракцiя, що кипить при температурi вище 300о.
Рiдкий соляр заливає тарiлку до отворiв. Парам, що йдуть з печi, тепер їм приходиться проходити через шар соляру.
Температура пар вище температури соляру, i соляр знову кипить.
Вуглеводнi, що киплять при температурi нижче 3000
, вiдриваються вiд нього i летять нагору колони, на секцiю гасових тарiлок.
У солярi, що виходить з колони, тому немає чи бензину гасу.
У колонах буває 30-40 тарiлок, роздiлених на секцiї. Через усi тарiлки проходять пари, на кожнiй вони проходять через шар пар, що скондесувалися, i в промiжках мiж ними зустрiчають падаючi з верхньої тарiлки краплi зайвого, що не убрались на верхню тарiлку конденсату.
У колонi безупинно йде складна, кропiтка робота. Вуглеводнi збираються в секцiях по температурах кипiння. Для кожної групи вуглеводнiв у колонi маються свої секцiї i свiй вихiд.
Вуглеводнi згрупуються у своїй секцiї тiльки тодi, коли в них не буде вуглеводнiв iнших температур кипiння.
Із самих верхнiх секцiй колони йде не бензин, а пари бензину, тому що температура вгорi колони вище температури легко киплячих частин бензину. Пари бензину йдуть спочатку в конденсатор.
Тут вони перетворюються в бензин, що направляється також у холодильник, а потiм у приймач.
Утворилася сумiш граничних i неграничних вуглеводнiв з меншими молекулярними вагами, аналогiчна бензину.
Рiдкi речовини, що вийшли, частково можуть розкладатися далi, наприклад:
Цi реакцiї приводять до утворення газоподiбних речовин.
Процес хiмiчного розкладання вуглеводнiв нафти на бiльш, летучi речовини називається крекiнгом.
соцiалiстичної революцiї .
Малюнок 5
.
Малюнок 6.
Загальний вид крекiнг-заводу
.
Та щоб роздiлити сумiш рiдких i, що утворитьс, газоподiбних вуглеводнiв, продукти крекiнгу направляють у ректифiкацiйну колону, iз принципом дiї якої ми вже знайомi. а десяткiв атмосфер. Щоб роздiлити сумiш рiдких i, що утвориться, газоподiбних вуглеводнiв, продукти крекiнгу направляють у ректифiкацiйну колону, iз принципом дiї якої ми вже знайомi.
Бензин термiчного крекiнгу iстотно вiдрiзняється вiд бензину прямої гонки тим, що з тримає у своєму складi неграничнi вуглеводнi.
Каталiтичний крекiнг
здiйснюють, пропускаючи пари важких вуглеводнiв у реактори, заповненi каталiзатором (зерна алюмосилiкатiв). Продукти крекiнгу з реактора надходять на ректифiкацiю. Застосування каталiзаторiв дозволяє проводити крекiнг при бiльш низьких температурах i тиску, направляти його убiк утворення найбiльш коштовних продуктiв i одержувати бензин високої якостi.
Гази крекiнгу мiстять рiзноманiтнi граничнi i неграничнi вуглеводнi (мал. 11), що робить їх коштовною сировиною для органiчного синтезу. За рiшенням XX з'їзду Комунiстичної партiї однiєї з найважливiших задач хiмiчної i нафтової промисловостi в шостiй п'ятирiчцi є рiзке пiдвищення использования нафтових, природних газiв i нафтопродуктiв для виробництва синтетичного каучуку, спирту, миючих засобiв i iнших хiмiчних продуктiв.
Малюнок 7.
Зразковий склад газiв термiчного крекiнгу нафти.
Винахiд Шухова почали застосовувати в Америцi. В даний час у США 65% усiх бензинiв виходить на крекiнг-заводах.
Нашi нафтовики часто розповiдають про судовий позов двох американських фiрм.
використання винаходу.
Суд устав на сторону Кроса. Даббсу приходилося зовсiм погано.
Крекiнг винайдений не Кросом, а росiянином iнженером Шуховым.
Шухов тодi був живий. Приїхали до нього в Москву американцi i запитують:
Чим ви доведете, що крекiнг винайдений вами?
Список використовуваної лiтератури :
“Книга для читання по хiмiї (частина друга)” Автори: К. Я. Парменов,
Л. М. Сморгонский, Л. А. Цвєтков.
| 
