Нефть и природный газ — ценнейшее сырье, основа благополучия и процветания многих государств, в том числе и России, относятся к невозобновляемым природным ресурсам. Почему органическое вещество в природе накапливалось в виде нефти, природного газа именно в таком сочетании отдельных компонентов, где следует искать нефть, природный газ? Ответы на эти вопросы во многом связаны с происхождением нефти.
В настоящее время общепризнано органическое происхождение нефти. Основным исходным веществом нефти считают планктон, обеспечивающий наибольшую биопродукцию в водоемах и накопление органического вещества сапропелевого типа в осадках. Главными факторами нефтеобразования являются длительное воздействие повышенных температур (выше 50 °С) и восстановительная среда. Источником водорода может служить вода, которая при взаимодействии с жидкой магмой, содержащей металлы, разлагается до водорода.
Восстановление органических веществ до алканов — наиболее инертных органических соединений, устойчивых к воздействию кислот, оснований, кислорода, — объясняет состав нефти.
Таким образом, нефть образуется и накапливается в пустотах, ловушках осадочных бассейнов. Извлеченная на поверхность нефть содержит воду, соли, попутный нефтяной газ, состоящий из низших летучих алканов, и подлежит разделению. Вода после очистки, обессоливания при необходимости обычно закачивается обратно в скважины для создания внутрипластового давления, увеличивающего извлечение нефти.
Попутный газ идет на переработку или сжигается в факелах. Утилизация ценнейшего сырья — попутного нефтяного газа — является важной экономической задачей комплексного, рационального использования природных ресурсов, экологически безопасной организации производства.
Нефть после разделения транспортируют на заводы первичной переработки, которая заключается в фракционировании — разделении ее на фракции по температурам кипения. Обычно при прямой перегонке нефти выделяют следующие фракции:
Мотор «стучит». На практике это происходит при использовании бензина более низкого качества по сравнению с предписанным по техническим условиям эксплуатации мотора.
Строение углеводорода оказывает самое существенное влияние на качество моторного топлива: чем более разветвлена углеродная цепь, тем большую степень сжатия можно получить без детонации. За меру антидетонационных свойств (качества) моторного топлива принято «октановое число». В качестве стандарта хорошего моторного топлива используют 2,2,4-триметилпентан (изооктан), октановое число которого принято за 100, худшего — н-гептан с октановым числом, равным нулю. Например, октановое число 93 моторного топлива (бензин А-93) соответствует свойствам смеси изооктана и н-гептана, в которой содержится 93% изооктана….
Читайте подробнее: Моторное топливо. Октановое число
Значительный рост потребления легких фракций нефти, особенно бензина, все более жесткие требования к их качеству, потребности органического синтеза вызвали необходимость вторичной переработки нефти. Она связана, во-первых, с получением более легких углеводородов из тяжелых, во-вторых, с изменением структуры углеродного скелета. К вторичным процессам переработки нефти относятся различные типы крекинга, алкилирование, изомеризация, пиролиз, коксование и др.
В результате вторичных процессов переработки нефти наряду с моторными топливами получают исходные вещества для производства важнейших продуктов:
Крекинг (от англ, crack — растрескивать, ломать) осуществляют в бескислородной среде при нагревании до температуры выше 450 °С без или в присутствии катализатора, в атмосфере или без водорода. В зависимости от условий проведения крекинга образуются различные продукты (табл. 9-6).
Читайте подробнее: Вторичная переработка нефти. Крекинг
Нефть и природный газ, как невозобновляемые природные ресурсы, по прогнозам могут быть исчерпаны уже в первой половине XX I века. Альтернативным источником получения органического жидкого моторного топлива, сырьевой базой органического синтеза должен стать уголь. Способы получения синтетического моторного топлива на основе угля развивались интенсивно в первой половине XX века в Германии, богатой углем, но не имевшей собственной нефти и газа и вынужденной заниматься этой проблемой. После некоторого затишья разработка, анализ и внедрение оптимальных методов получения углеводородов из угля станут, несомненно, одной из важнейших, актуальных и стратегических задач XXI века в области химии.
Читайте подробнее: Синтетическое моторное топливо. Гидрогенизация угля (процесс Бергиуса). Синтез алканов на основе метанола
Загрязнение алканами атмосферы, почвы, водоемов, подземных вод в значительных масштабах происходит при добыче нефти, газа, транспортировке жидких и газообразных углеводородов, переработке, производстве, применении углеводородов. Рассмотрим кратко некоторые аспекты данной проблемы
Профилактика и борьба с загрязнением почв связана, в первую очередь, с жестким контролем организационно-технических мероприятий: предварительное устройство территорий скважин, нефте-, газопроводов, организация хранения и уничтожения загрязненных масс, контроль технического состояния нефте-, газопроводов во избежание повреждений (печальным примером является катастрофа, связанная с повреждением нефтепровода в районе Усинска), нормативный контроль эксплуатации скважин, установок переработки, розлива нефти, применения нефти и нефтепродуктов.
Основные источники загрязнения — добыча нефти (морские промыслы), транспортировка нефти и нефтепродуктов (примеры экологических катастроф — загрязнение моря и морских побережий Персидского залива во время войны Ирака с Кувейтом и СШ А, гибель танкеров у побережья Аляски и в Ла-Манше), промышленные стоки (промывка танкеров, емкостей), технологии очистки промышленных стоков, связанные с закачкой их в подземные горизонты.
Профилактика и борьба с загрязнениями водоемов и подземных вод включает следующие организационно-технические мероприятия: устройство очистки промышленных стоков механическими, химическими, биологическими методами, отведение специальных мест хранения и очистки промстоков, ужесточение контроля за соблюдением промышленных технологий и правил эксплуатации транспортных средств и установок.
Проблема загрязнения атмосферы в отличие от проблемы загрязнения почв, водоемов, подземных вод носит глобальный характер и в настоящее время представляется наиболее сложной.
Основными источниками загрязнения атмосферы являются выделение углекислого газа в результате сжигания углеводородов, что ведет к появлению парникового эффекта на Земле, то есть общему потеплению климата, а также поступление газообразных углеводородов в атмосферу при газо-, нефтедобыче (природный и попутный газы), разрывах газопроводов, промышленных газообразных выбросах, испарениях при переработке, транспортировке, хранении, заполнении различных емкостей нефтью и нефтепродуктами, сушке лакокрасочных покрытий.
Результатом появления легких углеводородов в верхних слоях атмосферы являются как парниковый эффект, так и, видимо, уменьшение озонового слоя, что может иметь отрицательные последствия для жизни на Земле.
Читайте также:
Учебные пособия по химии являются важнейшим ресурсом для студентов, исследователей и всех, кто стремится глубже…
Рейтинги вузов играют важную роль в образовательной системе России, становясь ориентиром для абитуриентов, родителей и…
Таблица Менделеева — одно из самых значимых достижений мировой науки. Её появление в 1869 году…
Химия – наука, изучающая структуру и поведение веществ, их взаимодействие и превращение. Освоение химии требует…
При рассмотрении вопроса о составе объектов, составляющих категорию земель и зданий, необходимо осмыслить тот факт,…
Химия — это не просто школьный предмет, это наука, которая играет важную роль в нашей…
