Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2013 » Июль » 25 » Черное золото
12:48
Черное золото

     В отличие от угля, нефть образовалась из животных останков, как сравнительно высших видов: рыб, рептилий, птиц, так и одноклеточных и планктона. Основные залежи нефти под морским дном сформировались из отложений планктона, впервые эту теорию выдвинул еще Д.И. Менделеев в 80-е годы 19-го века, когда только пробуждался промышленный интерес к нефти.

Нефть описана еще в манускриптах времен царей Давида и Соломона, смелые теории о механизме ее возникновения и областях применения выдвигали средневековые алхимики. Тогда нефть называли "земляным маслом” или "кровью земли”, и использовали для составления зажигательных смесей и некоторых лекарств. Наибольшую известность для людей античности и средневековья имела Персидская нефть и нефть Каспийского бассейна. До начала промышленной добычи в середине 19-го века, эти регионы были очень богаты нефтью, в том числе, в очень неглубоких земляных пластах. Достаточно было пробурить отверстие диаметром в несколько дюймов при помощи ручного бура, представлявшего собой что-то вроде штопора с колесом, напоминающем штурвал парусного судна. Несколько человек ходили по кругу, вращая бур и загоняя его в землю, периодически бур вынимали и счищали с него землю. При необходимости, наставляли бур. Уже на глубине в 10-15 метров начинала выделяться нефть. Можно было просто копать колодец.

Нефть, добытая таким методом и на такой глубине бедна легкими фракциями, поэтому представляет собой почти черную, густую массу, скорее напоминающую мазут. Основное применение, нефть добытая по такой технологии, находила в качестве топлива. Для этого отгоняли более легкие фракции (температура кипения до 180оС), их называли керосин (или петролеум), а тяжелые фракции, называемые мазут, использовали в качестве топлива для котельных в системах отопления.

На сегодняшний день, нефтяных залежей на подобных глубинах уже не осталось, для добычи приходится бурить скважины по специальной технологии на глубину от 200-300 метров до нескольких километров. Для этого используют составные буры трубчатой конструкции из высокопрочных сталей, поверхность буров полируют для снижения трения о породу, через полость внутри бура подают в скважину жидкий раствор глины, для охлаждения бура, выноса грунта и смазки скважины. При уходе бура на значительную глубину, вставляют трубы для укрепления стенок скважины и снижения трения бура о породу. На бурение скважины глубиной в 700-800 метров уходит до недели и более, в зависимости от характера грунта.

Нефть различных месторождений отличается по составу, содержанию газообразных продуктов, и даже цвету. Если нефть богата парафиновыми и вазелиновыми фракциями, то ее цвет близок к белому или бежевому. Если богата асфальтобитумными фракциями, тогда цвет черный, а консистенция густая. Если в нефти растворено много низших углеводородов, тогда нефть находится в земле под давлением и представляет серьезную пожарную опасность для буровиков. Так как может вспыхнуть от любой искры или статического электричества. Еще совсем недавно, несколько десятилетий назад, во многих странах было принято избавляться от попутных нефтяных газов путем их сжигания на выходе из земли. Многие видели но телевизору эти величественные факелы пламени на месторождениях нефти. После выгорания газа, пламя сбивали взрывом и устанавливали на скважину трубы для откачивания нефти. Сегодня такая технология канула в лету, каждый грамм природного газа на вес золота.

От чего же зависит состав нефти и ее свойства, для ответа на этот вопрос следует рассмотреть процессы, приводящие к ее образованию. Как и с углем, нефть появилась из биологических останков, при их деструкции, дегидратации, декарбоксилировании и других процессах деструкции при высокой температуре и давлении. В отличие от торфов, животный материал, залегающий на небольшой глубине (до 300 метров) не может превратиться в нефть или что-то подобное, он просто сгниет, пополнив собой, природный газ и, может быть, торф. Так как, животные останки включают в себя в основном, белки и жиры, углеводов мало и они в основном низшие, то при деструкции получаются длинные углеводородные цепочки и низшие алканы (в основном метан и этан). Если процесс высокотемпературной деструкции при высоком давлении проходил в сухом грунте, богатом глиноземом (Al2O3 – катализатор реакции дегидратации), тогда, произойдет отрыв всех возможных молекул воды и аммиака (от аминокислот) и нефть будет насыщенна непредельными углеводородами (алкены, диены, алкины, ароматика). Если нефть древняя, формирование проходило на большой глубине, а биологические останки попали туда быстро (микроорганизмы не успели поучаствовать в утилизации низших углеводов), тогда нефть богата растворенным в ней газом.

Если образование нефти проходило при высоком давлении и умеренной температуре (континентальные залежи в гористых районах, на границе тектонических разломов), тогда нефть богата высшими углеводородами и обладает высокой вязкостью и темным оттенком. Также, состав нефти зависит от соотношения белков, жиров и углеводов, а также, их молекулярной массой, что зависит от видов животных, из которых преимущественно образовалось месторождение. Но, такие подробности выходят за пределы нашего обзора. Можно, правда, упомянуть, что содержание аммиака и солей аммония в нефти тем ниже, чем выше влажность породы в месте ее залегания и меньше глубина залегания.

Состав нефти сводится к предельным, непредельным, ароматическим углеводородам, минеральным солям, воде и аммиаку, это так называемая, сырая (или неочищенная) нефть. После добычи нефти ее очищают, для начала отделяют воду. Для этого добавляют некоторое количество серной кислоты и/или соли для связывания аммиака в сульфат аммония (в последствии используется в качестве удобрения) и повышения ионной силы водной фазы для снижения смачиваемости водной фазы нефтью. Отделение производят в отстойниках, или чаще в центрифуге, напоминающей сепаратор для разгонки молока. После отделения воды и минеральных примесей проводят тест на нелетучую фракцию, если ее содержится значительное количество, тогда производят промывку водой с повторным центрифугированием. Так до полной очистки нефти от солей и оснований. Запатентованы технологии очистки нефти от солей и других минеральных примесей на гранулированных ионообменных смолах.

После очистки нефти, ее разгоняют на фракции в ректификационной колонне, впервые этот процесс был запущен в промышленное производство практически с изобретением автомобиля, в 1880-е годы. Нефть делится на следующие фракции:

1. Легкий бензин, так называемый петролейный эфир, его температура кипения составляет 40-75оС, основные компоненты: пропаны и гексаны, как нормальные, так и изомерные. Плотность этой фракции составляет 0,64-0,66 гр./см3, применяется главным образом, в качестве растворителя и для дальнейшей химической переработки.

2. Средний бензин, температура кипения этой фракции 70-120оС, плотность 0,68-0,75 гр./см3. Эта фракция является наиболее востребованной, так как используется для производства топлива для карбюраторных двигателей внутреннего сгорания различного назначения. Содержание этой фракции 20-35% от массы нефти, но, при помощи каталитических процессов крекинга и риформинга, удается повысить эту цифру до двух раз. При этом происходит дробление более тяжелых фракций нефти.

3. Тяжелый бензин (лигроин), кипит при 120-140оС, плотность 0,73-0,77 гр./см3, используется для производства дизельного топлива для дизелей различного назначения.

4. Керосиновая фракция, имеет температуру кипения 140-290оС, содержит углеводороды с 10-16 атомами углерода в углеводородной цепочке. Плотность 0,77-0,91 гр./см3, используется в качестве осветительного керосина, для производства некоторых сортов дизельного топлива и жидкого ракетного топлива, а также, для химической переработки.

5. Мазут, мазут отгоняют при температурах выше 300оС с водяным паром или при пониженном давлении, во избежание его термического разложения. Мазут имеет плотность выше плотности керосина. Мазут используют в качестве топлива для котельных ТЭЦ и ТЭС, а также, для перегонки под низким давлением до вазелиновой, парафиновой, масляной и других фракций, широко используемых в различных отраслях химической промышленности.

6. После всех этих фракций остается гудрон, своего рода, кубовый остаток нефти, его обычно используют в строительстве или для укладки дорожного полотна. Плотность и температура кипения гудрона (асфальтобитумной фракции), как правило, не регламентируется.

Как видим, прав был Д.И.Менделеев, сказавший в свое время: "сжигать нефть, то же самое, что топить ассигнациями…”. В связи с острой конкуренцией между различными методами получения энергии, в наш век экологии и экономики, нефть все больше теряет свое энергетическое значение, при этом усиливается сырьевое значение нефти, как источника многих вещей и материалов, окружающих нас в повседневной жизни.

В последнее время появилось немало интересных технологий разведки и добычи нефти и других полезных ископаемых. Например, состоящие на вооружении у геологов уже почти полвека методики ультразвукового просвечивания пластов земли, их кондуктометрических исследований и подобные методы остаются весьма актуальными и на сегодняшний день. Сравнительно недавно открытая зависимость содержания микроорганизмов в грунтовых водах почвы от близости нефтяных месторождений очень помогла разведчикам земных недр. При добыче нефти все шире применяются продувка нефтяных скважин при помощи пороховых аккумуляторов давления и небольших кумулятивных перфораторов, что повышает продуктивность скважин и облегчает добычу.

В тоже время, разведанных запасов нефти на планете осталось лет на 200, при сегодняшних темпах добычи. Потом, темные и смутные перспективы энергетического и экономического кризиса. Правда, большие залежи нефти имеются под полярными льдами Арктики. При грамотном использовании, их хватит еще на пару веков. Но, добыча этих запасов сопряжена с длинным рядом трудностей, среди которых не последнюю роль играют политические противоречия. Если когда-то и разразится третья мировая война, то только из-за полярных запасов нефти.

Сегодня, основными запасами нефти обладают: ОАЭ, Иран, Россия, Венесуэла, США, Ирак, Сирия, Ливия и др. страны. Как Вы могли заметить, вокруг этих стран постоянно вертятся разные интриги и проблемы. Не зря, нефть называют черным золотом.

Категория: Топливо и энергетика | Просмотров: 2339 | Добавил: Chemadm | Теги: переработка нефти, энергоносители, нефтепродукты, Добыча нефти | Рейтинг: 4.5/39
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]