Ископаемое топливо - нефть, каменный уголь, горючий сланец, природный газ. Нефть, газ и каменный уголь

1. Природные источники углеводородов: газ, нефть, каменный уголь. Их переработка и практическое применение.

Основными природными источниками углеводородов являются нефть, природный и попутный нефтяной газы и каменный уголь.

Природный и попутный нефтяной газы.

Природный газ – смесь газов, основным компонентом которой является метан, остальное приходится на долю этана, пропана, Бутана, и небольшого количества примесей – азота, оксида углерода (IV), сероводорода и паров воды. 90% его расходуется в качестве топлива, остальные 10% используют как сырье для химической промышленности: получение водорода, этилена, ацетилена, сажи, различный пластмасс, медикаментов и др.

Попутный нефтяной газ – это тоже природный газ, но он встречается вместе с нефтью – находится над нефтью или растворен в ней под давлением. Попутный газ содержит 30 – 50% метана, остальная часть приходится на его гомологи: этан, пропан, бутан и другие углеводороды. Кроме того, в нем присутствуют те же примеси, что и в природном газе.

Три фракции попутного газа:

1. Газовый бензин; его добавляют к бензину для улучшения запуска двигателя;

2. Пропан-бутановая смесь; применяется как бытовое топливо;

3. Сухой газ; используют для получения ацителена, водорода, этилена и других веществ, из которых в свою очередь производят каучуки, пластмассы, спирты, органические кислоты и т.д.

Нефть.

Нефть – маслянистая жидкость от желтого или светло-бурого до черного цвета с характерным запахом. Она легче воды и в ней практически нерастворима. Нефть представляет собой смесь примерно 150 углеводородов с примесями других веществ, поэтому у нее нет определенной температуры кипения.

90% добываемой нефти используется как сырье для производства различных видов топлива и смазочных материалов. В то же время нефть – ценное сырье для химической промышленности.

Нефть, добываемую из земных недр, называю сырой. В сыром виде нефть не применяют, ее подвергают переработке. Сырую нефть очищают от газов, воды и механических примесей, а затем подвергают фракционной перегонке.

Перегонка – процесс разделения смесей на отдельные компоненты, или фракции, на основании различия их температур кипения.

При перегонке нефти выделяют несколько фракций нефтепродуктов:

1. Газовая фракция (tкип = 40°С) содержит нормальные и разветвленные алканы СН4 – С4Н10;

2. Бензиновая фракция (tкип = 40 - 200°С) содержит углеводороды С 5 Н 12 – С 11 Н 24 ; при повторной перегонке из смеси выделяют легкие нефтепродукты, кипящие в более низких интервалах температур: петролейный эфир, авиационный и автомобильный бензин;

3. Лигроиновая фракция (тяжелый бензин, tкип = 150 - 250°С), содеожит углеводороды состава С 8 Н 18 – С 14 Н 30 , применяют в качестве горючего для тракторов, тепловозов, грузовых автомобилей;

4. Керосиновая фракция (tкип = 180 - 300°С) включает углеводороды состава С 12 Н 26 - С 18 Н 38 ; ее используют в качестве горючего для реактивных самолетов, ракет;

5. Газойль (tкип = 270 - 350°С) используют как дизельное топливо и в больших масштабах подвергается крекингу.

После отгонки фракций остается темная вязкая жидкость – мазут. Из мазута выделяют соляровые масла, вазелин, парафин. Остаток от перегонки мазута – гудрон, его применяют при производстве материалов для дорожного строительства.

Вторичная переработка нефти основана на химических процессах:

1. Крекинг – расщепление крупных молекул углеводородов на более мелкие. Различают термический и каталитический крекинг, который более распространен в настоящее время.

2. Риформинг (ароматизация) - это превращение алканов и циклоалканов в ароматические соединения. Этот процесс осуществляют путем нагревания бензина при повышенном давлении в присутствии катализатора. Риформинг применяют для получения из бензиновых фракций ароматических углеводородов.

3. Пиролиз нефтепродуктов проводят нагреванием нефтепродуктов до температуры 650 - 800°С, основными продуктами реакции являются непредельные газообразные и ароматические углеводороды.

Нефть – сырье для производства не только топлива, но и многих органических веществ.

Каменный уголь.

Каменный уголь так же является источником энергии и ценным химическим сырьем. В состав каменного угля в основном органические вещества, а также вода, минеральные вещества, при сжигании образующие золу.

Одним из видов переработки каменного угля является коксование – это процесс нагревания угля до температуры 1000°С без доступа воздуха. Коксование угля проводят в коксовых печах. Кокс состоит из практически чистого углерода. Его используют в качестве восстановителя при доменом производстве чугуна на металлургических заводах.

Летучие вещества при конденсации каменноугльную смолу (содержит много различных органических веществ, из них большая часть – ароматические), аммиачную воду (содержит аммиак, соли аммония) и коксовый газ (содержит аммиак, бензол, водород, метан, оксид углерода (II), этилен, азот и другие вещества).

Природный газ не имеет цвета и запаха образует самостоятельные скопления в виде газовых месторождений температура самовозгорания: 650 °C у газа наиболее простая транспортировка – по трубопроводам. Это разгружает транспорт и удешевляет сам газ. Мировые запасы газа сосредоточены в России, Иране, США, Алжире, Канаде, Мексике, Норвегии. по запасам газа Россия на 1 месте Залежи газа (как и нефти) располагаются в основном на глубинах, превышающих 3 км, где первичное органическое вещество при температуре 100 °С и высоком давлении преобразуется в углеводороды.

Азот и др.газы Пропан Этан Пентан Бутан Метан основной компонент CH % C 2 H 6 0,5-4% C 3 H 8 0,2-1,5% C 4 H 10 0,1-1% C 5 H % N… 2-13% «сухой газ»

Как топливо в промышленности и быту сырье для химпрома теплота сгорания выше, чем у других видов топлива(при сжигании 1 м 3 газа выделяется до кДж) не оставляет золы экологически чистый вид топлива Получение синтетических волокон, каучука, пластмасс, спиртов, жиров, азотных удобрений, аммиака, ацетилена, взрывчатых веществ, медикаментов и т.д.

Тоже природный газ, растворен в нефти и расположен над нефтью. На 1 т нефти попутно добывают 100–150 м 3 газа При извлечении нефти на поверхность газ из-за резкого падения давления отделяется от нее. CH 4 40% Попутный газ содержит алканы, в молекулах которых от 1 до 6 атомов C C 2 H 6 20% C 3 H 8 20% C 4 H 10 20% C 5 H 12 мало C 6 H 14 мало Попутный газ – «жирный газ», т.к. кроме метана (сухой газ) и его гомологов содержатся высшие углеводороды.

Смесь пентана с гексаном Использование попутного газа шире, чем природного, т.к. с CH 4 в нем содержится много C 2 H 6, C 3 H 8, C 4 H 10, C 5 H 12 Газовый бензин используют как добавку к бензину. Смесь пропана и бутана в сжиженном виде используют как топливо в быту и в автомобилях. Разделяют попутный газ на этан, пропан и т.д., из которых потом получают непредельные углеводороды.

Нефть маслянистая горючая жидкость с характерным запахом от светло-бурого до черного цвета немного легче воды не растворяется в воде нет определенной t кипения Нефть, как и газ, не образует отдельных пластов, она заполняет пустоты в породах: поры между песчинками, трещины Залежи нефти находятся в недрах земли на разной глубине. Нефть находится под давлением и поднимается по скважине на поверхность земли.

2% S) Состав нефти зависти от месторождения. Бакинская: богата циклоалканами, бедна предельными углеводородам" title="Cернистая(от 0,5 до 2% S) Нефть - смесь различных углеводородов (150) с примесями других веществ Малосернистая(до 0,5% S) Высокосернистая (> 2% S) Состав нефти зависти от месторождения. Бакинская: богата циклоалканами, бедна предельными углеводородам" class="link_thumb"> 9 Cернистая(от 0,5 до 2% S) Нефть - смесь различных углеводородов (150) с примесями других веществ Малосернистая(до 0,5% S) Высокосернистая (> 2% S) Состав нефти зависти от месторождения. Бакинская: богата циклоалканами, бедна предельными углеводородами Грозненская и ферганская: больше предельных углеводородов Пермская: содержит ароматические углеводороды Сера приносит немало хлопот нефтяникам, вызывая коррозию металлов. 2% S) Состав нефти зависти от месторождения. Бакинская: богата циклоалканами, бедна предельными углеводородам"> 2% S) Состав нефти зависти от месторождения. Бакинская: богата циклоалканами, бедна предельными углеводородами Грозненская и ферганская: больше предельных углеводородов Пермская: содержит ароматические углеводороды Сера приносит немало хлопот нефтяникам, вызывая коррозию металлов."> 2% S) Состав нефти зависти от месторождения. Бакинская: богата циклоалканами, бедна предельными углеводородам" title="Cернистая(от 0,5 до 2% S) Нефть - смесь различных углеводородов (150) с примесями других веществ Малосернистая(до 0,5% S) Высокосернистая (> 2% S) Состав нефти зависти от месторождения. Бакинская: богата циклоалканами, бедна предельными углеводородам"> title="Cернистая(от 0,5 до 2% S) Нефть - смесь различных углеводородов (150) с примесями других веществ Малосернистая(до 0,5% S) Высокосернистая (> 2% S) Состав нефти зависти от месторождения. Бакинская: богата циклоалканами, бедна предельными углеводородам">

Легкая тяжелая извлекают насосами, фонтанным способом. Из них делают в основном бензин и керосин иногда добывают шахтным способом (Яремское месторождение в Республике Коми) Перерабатывают в битум, мазут, масла, Из некоторых сортов нефти выделяют парафин. Смешивая твердые и жидкие углеводороды, получают вазелин. Легкая нефть примерно на два процента меньше углерода, чем тяжелая, зато большее количество водорода и кислорода.

Нефть C2H4C2H4 Бутадиеновый каучук H 2 C-CH 2 | HO OH Антифризы C 2 H 5 OH Растворители Волокна лавсана Растворители Бутадиен- стирольный каучук H 2 C-CH-CH 2 | | | HO OH OH Антифризы Лекарственные мази Мази для парфюмерии H 3 C-CH=CH 2 и др.непред. углеводороды Растворители Горючее для двигаелей внутреннего сгорания Взрывчатые вещества CH 2 =CH | CH 2 =CH

Переработка фракций после первичного процесса 1 Крекинг т.е. расщепление длинной углеводородной цепи на углеводороды с меньшим числом атомов углерода 2 Пиролиз т.е. разложение орг. веществ без доступа воздуха при высокой температуре 3 Гидроочистка т.е. обработка водородом при нагревании и давлении в присутствии катализатора Перегонка нефти (ректификация) т.е разделение на фракции Недостаток: малый выход бензина для увеличения выхода бензина и улучшения его качества получение ароматич.углеводородов (бензол, толуол), непред. газообразных углеводородов(этилена, ацетилена) чтобы удалить сернистые и азотосодержащие соед.

Как топливо в промышленности и быту технологическое и химическое сырье Делают искусственный графит. Золу используют в производстве строительных материалов, керамического и огнеупорного сырья, глинозема. Крупными каменноугольными бассейнами являются: Тунгусский, Ленский, Таймырский в России, Аппалачский в США, Карагандинский в Казахстане Одним из основных способов получения углеводородов из каменного угля является коксование или сухая перегонка

ПРИРОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДОВ

Углеводороды все такие разные -
Жидкие и твёрдые, и газообразные.
Почему так много их в природе?
Дело в ненасытном углероде.

Действительно, этот элемент, как никакой другой, “ненасытен”: он так и стремится образовывать то цепи, прямые и разветвлённые, то кольца, то сетки из множества своих атомов. Отсюда множество соединений из атомов углерода и водорода.

Углеводороды – это и природный газ – метан, и другой бытовой горючий газ, которым наполняют баллоны – пропан С 3 Н 8 . Углеводороды – это и нефть, и бензин, и керосин. А ещё – органический растворитель С 6 Н 6 , парафин, из которого сделаны новогодние свечи, вазелин из аптеки и даже полиэтиленовый пакет для упаковки продуктов…

Важнейшими природными источниками углеводородов являются полезные ископаемые – каменный уголь, нефть, газ.

КАМЕННЫЙ УГОЛЬ

На земном шаре известно больше 36 тысяч угольных бассейнов и месторождений, которые в совокупности занимают 15% территории земного шара. Угольные бассейны могут тянуться на тысячи километров. Всего общегеологические запасы угля на земном шаре составляют 5 трлн. 500 млрд. тонн , в том числе разведанные месторождения -1 трлн. 750 млрд. тонн .

Различают три главных вида ископаемых углей. При горении бурого угля, антрацита – пламя невидимое, сгорание бездымное, а каменный уголь при горении издаёт громкий треск.

Антрацит – самый древний из ископаемых углей. Отличается большой плотностью и блеском. Содержит до 95% углерода.

Каменный уголь – содержит до 99% углерода. Из всех ископаемых углей находит самое широкое применение.

Бурый уголь – содержит до 72% углерода. Имеет бурый цвет. Как самый молодой из ископаемых углей, часто сохраняет следы структуры дерева, из которого он образовался. Отличается большой гигроскопичностью и высокой зольностью (от 7% до 38 %), поэтому используется только как местное топливо и как сырьё для химической переработки. В частности, путём его гидрогенизации получают ценные виды жидкого топлива: бензин и керосин.

Углерод основная составная часть каменного угля(99% ), бурого угля (до 72% ). Происхождение названия углерод, то есть, “рождающий уголь”. Аналогично и латинское название “карбонеум” в основе содержит корень карбо-уголь.

Как и нефть, каменный уголь содержит большое количество органических веществ. Кроме органических веществ, в его состав входят и неорганические вещества, такие, как вода, аммиак, сероводород и, конечно же, сам углерод – уголь. Одним из основных способов переработки каменного угля является коксование – прокаливание без доступа воздуха. В результате коксования, которое проводят при температуре 1000 0 С, образуется:

Коксовый газ – в его состав входят водород, метан, угарный и углекислый газ, примеси аммиака, азота и других газов.

Каменноугольная смола – содержит несколько сотен различных органических веществ, в том числе бензол и его гомологи, фенол и ароматические спирты, нафталин и разные гетероциклические соединения.

Надсмольная или аммиачная вода – содержащая, как ясно из названия, растворённый аммиак, а также фенол, сероводород и другие вещества.

Кокс – твёрдый остаток коксования, практический чистый углерод.

Кокс используется в производстве чугуна и стали, аммиак - в производстве азотных и комбинированных удобрений, а значение органических продуктов коксования трудно переоценить. Какова же география распространения этого полезного ископаемого?

Основная часть угольных ресурсов приходится на северное полушарие – Азию, Северную Америку, Евразию. Какие же страны выделяются по запасам и добыче угля?

Китай, США, Индия, Австралия, Россия.

Главными экспортёрами угля являются страны.

США, Австралия, Россия, ЮАР.

Главные центры импорта.

Япония, Зарубежная Европа.

Это очень экологически грязное топливо. При добыче угля происходят взрывы и возгорания метана, возникают определенные проблемы, связанные с окружающей средой.

Загрязнение окружающей среды – это любое нежелательное изменение состояния этой среды в результате хозяйственной деятельности человека. Это происходит и при добыче полезных ископаемых. Представим ситуацию в районе добычи угля. Вместе с углём на поверхность поднимается огромное количество пустой породы, которое за ненадобностью просто отправляют в отвалы. Постепенно образуются терриконы – огромные, в десятки метров высотой, конусообразные горы пустой породы, которые искажают облик природного ландшафта. А весь ли уголь, поднятый на поверхность, обязательно будет вывезен потребителю? Конечно, нет. Ведь процесс негерметичен. Огромное количество угольной пыли оседает на поверхность земли. В результате изменяется состав почв, грунтовых вод, что неминуемо повлияет на животный и растительный мир района.

Уголь содержит радиоактивный углерод - С, но после сжигания топлива опасное вещество вместе с дымом попадает в воздух, воду, почву, спекается в шлак или золу, которая используется для производства строительных материалов. В результате, в жилых домах стены и перекрытия “фонят” и представляют угрозу для здоровья человека.

НЕФТЬ

Нефть известна человечеству с древних времён. На берегу Евфрата она добывалась

6-7 тыс. лет до н. э. Использовалась она для освещения жилищ, для приготовления строительных растворов, в качестве лекарств и мазей, при бальзамировании. Нефть в древнем мире была грозным оружием: огненные реки лились на головы штурмующих крепостные стены, горящие стрелы, смоченные в нефти, летели в осаждённые города. Нефть являлась составной частью зажигательного средства, вошедшего в историю под названием “греческого огня”. В средние века она использовалась главным образом для освещения улиц.

Нефтегазоносных бассейнов разведано больше 600, разрабатывается 450, а общее число нефтяных месторождений достигает 50 тысяч.

Различают легкую и тяжелую нефть. Легкую нефть извлекают из недр насосами или фонтанным способом. Из такой нефти делают в основном бензин и керосин. Тяжелые сорта нефти иногда добывают даже шахтным способом (в Республике Коми), и готовят из нее битум, мазут, различные масла.

Нефть наиболее универсальное топливо, высококалорийное. Её добыча отличается относительной простотой и дешевизной, ведь при добыче нефти нет необходимости опускать под землю людей. Транспортировка нефти по трубопроводам не представляет большой проблемы. Главный недостаток этого вида топлива – невысокая ресурсообеспеченность (около 50 лет) . Общегеологические запасы равны 500 млрд. тонн, в том числе разведанные 140 млрд. тонн.

В 2007 году российские учёные доказали мировому сообществу, что подводные хребты Ломоносова и Менделеева, которые находятся в Северном Ледовитом океане являются шельфовой зоной материка, а следовательно принадлежат Российской Федерации. О составе нефти, её свойствах расскажет учитель химии.

Нефть – это “сгусток энергии”. С помощью лишь 1мл её можно нагреть на один градус целое ведро воды, а для того чтобы вскипятить ведёрный самовар, нужно менее половины стакана нефти. По концентрации энергии в единице объёма нефть занимает первое место среди природных веществ. Даже радиоактивные руды не могут конкурировать с ней в этом отношении, так как содержание в них радиоактивных веществ настолько малы, что для извлечения 1мг. ядерного топлива надо переработать тонны горных пород.

Нефть – это не только основа топливно-энергетического комплекса любого государства.

Здесь к месту знаменитые слова Д. И. Менделеева “сжигать нефть – это то же, что топить печь ассигнациями” . В каждой капле нефти содержится более 900 различных химических соединений, более половины химических элементов Периодической системы. Это действительно чудо природы, основа нефтехимической промышленности. Примерно 90% всей добываемой нефти используется в качестве топлива. Несмотря на “ свои 10%”, нефтехимический синтез обеспечивает получение многих тысяч органических соединений, которые удовлетворяют насущные потребности современного общества. Недаром люди уважительно называют нефть “чёрным золотом”, “кровью Земли”.

Нефть – маслянистая темно-коричневая жидкость с красноватым или зеленоватым оттенком, иногда чёрная, красная, синяя или светлая и даже прозрачная с характерным резким запахом. Бывает нефть белая или бесцветная, как вода (например, в Суруханском месторождении в Азербайджане, в некоторых месторождениях в Алжире).

Состав нефти неодинаков. Но все они обычно содержат углеводороды трёх видов – алканы (преимущественно нормального строения), циклоалканы и ароматические углеводороды. Соотношение этих углеводородов в нефти различных месторождений бывает разное: например, нефть Мангышлака богата алканами, а нефть в районе Баку – циклоалканами.

Основные запасы нефти находятся в северном полушарии. Всего 75 стран мира добывают нефть, но 90% её добычи приходится на долю всего 10 стран. Около ? мировых запасов нефти приходится на развивающиеся страны. (Учитель называет и показывает на карте).

Главные страны производители:

Саудовская Аравия, США, Россия, Иран, Мексика.

В то же время больше 4/5 потребления нефти приходится на долю экономически развитых стран, которые являются главными страны-импортеры:

Япония, Зарубежная Европа, США.

Нефть в сыром виде нигде не используется, а находят применение продукты нефтепереработки.

Переработка нефти

Современная установка состоит из печи для нагревания нефти и ректификационной колонны, где нефть разделяется на фракции – отдельные смеси углеводородов в соответствии с их температурами кипения: бензин, лигроин, керосин. В печи имеется свернутая в змеевик длинная труба. Печь обогревается продуктами сгорания мазута или газа. В змеевик непрерывно подается нефть: там она нагревается до 320 - 350 0 Си в виде смеси жидкости и паров поступает в ректификационную колонну. Ректификационная колонна – это стальной цилиндрический аппарат высотой около 40м. Она имеет внутри несколько десятков горизонтальных перегородок с отверстиями – так называемые тарелками. Пары нефти, поступая в колонну, поднимаются вверх и проходят через отверстия в тарелках. Постепенно охлаждаясь при своем движении вверх, они частично сжижаются. Углеводороды менее летучие сжижаются уже на первых тарелках, образуя газойлевуюфракцию; более летучие углеводороды собираются выше и образуют керосиновую фракцию; ещё выше – лигроиновую фракцию. Наиболее летучие углеводороды выходят в виде паров из колонны и после конденсации, образуют бензин. Часть бензина подаётся обратно в колону для “орошения”, что способствуют лучшему режиму работы. (Запись в тетради). Бензин – содержит углеводороды С5 – С11, кипящие в интервале от40 0 С до 200 0 С; лигроин – содержит углеводороды С8 - С14 с температурой кипения от 120 0 С до 240 0 С;керосин- содержит углеводороды С12 – С18, кипящие при температуре от180 0 С до 300 0 С; газойль - содержит углеводороды С13 – С15, отгоняют при температуре от 230 0 С до 360 0 С; смазочные масла- С16 – С28, кипят при температуре 350 0 С и выше.

После отгонки из нефти светлых продуктов остаётся вязкая чёрная жидкость – мазут. Он представляет собой ценную смесь углеводородов. Из мазута путём дополнительной перегонки получают смазочные масла. Неперегоняющуюся часть мазута называют гудроном, который используется в строительстве и при асфальтировании дорог.(Демонстрация фрагмента видеофильма). Наиболее ценной фракцией прямой перегонки нефти является бензин. Однако выход этой фракции не превышает 17-20% от массы сырой нефти. Возникает проблема: как удовлетворить все возрастающие потребности общества в автомобильном и авиационном топливе? Решение было найдено в конце 19 века русским инженером Владимиром Григорьевичем Шуховым . В 1891 году он впервые осуществил промышленный крекинг керосиновой фракции нефти, что позволило увеличить выход бензина до 65-70% (в расчёте на сырую нефть). Только за разработку процесса термического крекинга нефтепродуктов благодарное человечество золотыми буквами вписало имя этого уникального человека в историю цивилизации.

Полученные в результате ректификации нефти продукты подвергают химической переработке, включающей ряд сложных процессов, Один из них – крекинг нефтепродуктов (от английского “Сracking”-расщепление). Различают несколько видов крекинга: термический, каталитический, крекинг высокого давления, восстановительный. Термический крекинг заключается в расщеплении молекул углеводородов с длинной цепью на более короткие под действием высокой температуры (470-550 0 C). В процессе этого расщепления наряду с алканами образуются алкены:

В настоящее время наиболее распространён каталитический крекинг. Он проводится при температуре 450-500 0 С, но с большей скоростью и позволяет получать бензин более высокого качества. В условиях каталитического крекинга наряду с реакциями расщепления идут реакции изомеризации, то есть превращения углеводородов нормального строения в углеводороды разветвлённые.

Изомеризация влияет на качество бензина, так как наличие разветвленных углеводородов сильно повышает его октановое число. Крекинг относят к так называемым вторичным процессам нефтепереработки. К вторичным относят и ряд других каталитических процессов, например риформинг. Риформинг – это ароматизация бензинов, путём нагревания их в присутствии катализатора, например, платины. В этих условиях алканы и циклоалканы превращаются в ароматические углеводороды, в следствии чего октановое число бензинов также существенно повышается.

Экология и нефтепромысел

Для нефтехимического производства особенно актуальна проблема окружающей среды. Добыча нефти связана с затратами энергии и загрязнением окружающей среды. Опасным источником загрязнения Мирового океана является морская нефтедобыча, также Мировой океан загрязняется при транспортировке нефти. Каждый из нас видел по телевизору последствия аварий нефтеналивного танкера. Чёрные, покрытые слоем мазута берега, чёрный прибой, задыхающиеся дельфины, Птицы, крылья которых в вязком мазуте, люди в защитных костюмах, собирающие нефть лопатами и вёдрами. Хочу привести данные серьёзной экологической катастрофы, которая произошла в Керченском проливе в ноябре 2007 года. В воду попали 2 тысячи тонн нефтепродуктов и около 7 тысяч тонн серы. Больше всего из-за катастрофы пострадали коса Тузла, которая находится на стыке Чёрного и Азовского морей, и коса Чушка. После аварии мазут осел на дно из - за чего погибла мелкая ракушка-сердцевидка-основная еда обитателей моря. На восстановление экосистемы уйдет 10 лет. Погибло более 15 тысяч птиц. Литр нефти, попав в воду, растекается по её поверхности пятнами площадью 100 кв.м. Нефтяная пленка, хотя и очень тонкая, образует непреодолимую преграду на пути кислорода из атмосферы в водную толщу. В результате нарушается кислородный режим и океан “задыхается”. Гибнет планктон, являющийся основой пищевой цепи океана. В настоящее время нефтяными пятнами покрыто уже около 20% площади Мирового океана, и площадь, пораженная нефтяным загрязнением растет. Кроме того, что нефтяной пленкой покрыт Мировой океан, мы можем её наблюдать и на суше. Например, на нефтяных месторождениях Западной Сибири в год проливается нефти больше, чем вмещает танкер - до 20 млн. тонн. Около половины этой нефти попадает на землю в результате аварий, остальное – “плановые” фонтаны и утечки при запуске скважин, разведочном бурении, ремонте трубопроводов. Наибольшая площадь нефтезагрязнённых земель, по данным Комитета по окружающей среде Ямало-Ненецкого автономного округа, приходится на Пуровский район.

ПРИРОДНЫЙ И ПОПУТНЫЙ НЕФТЯНОЙ ГАЗЫ

В природном газе содержатся углеводороды с низкой молекулярной массой, основными компонентами является метан . Его содержание в газе различных месторождений колеблется от 80% до 97%. Кроме метана – этан, пропан, бутан. Неорганические: азот– 2%; СО2; Н2О; Н2S, благородные газы. При сгорании природного газа выделяется много тепла.

По своим свойствам природный газ как топливо превосходит даже нефть, он более каллориней. Это самая молодая отрасль топливной промышленности. Газ ещё проще добывают и транспортируют. Это самое экономичное из всех видов топлива. Есть, правда, и недостатки: сложная межконтинентальная транспортировка газа. Танкеры – метанавозы, перевозящие газ в сжиженном состоянии представляют собой исключительно сложные дорогие конструкции.

Применяется в качестве: эффективного топлива, сырья в химической промышленности, в производстве ацетилена, этилена, водорода, сажи, пластмассы, уксусной кислоты, красителей, медикаментов и др. Попутные (нефтяные газы) – природные газы, которые растворяются в нефти и выделяются при её добыче. В нефтяном газе содержится меньше метана, но больше пропана, бутана и других высших углеводородов. А где газ добывается?

Более 70 стран мира обладают промышленными запасами газа. Причём, как и в случае с нефтью, очень крупными запасами располагают развивающиеся страны. Но добычу газа ведут в основном развитые страны. Они имеют возможности для его использования или способ продавать газ другим странам, находящимися с ними на одном материке. Международная торговля газом менее активна, чем торговля нефтью. На международном рынок поступает около 15% добываемого в мире газа. Почти 2/3 мировой добычи газа дают Россия и США. Бесспорно ведущим регионом газодобычи не только нашей страны, но и в мире является Ямало-Ненецкий автономный округ, где эта отрасль развивается уже 30 лет. Наш город Новый Уренгой по праву признан газовой столицей. К крупнейшим месторождениям относятся Уренгойское, Ямбургское, Медвежье, Заполярное. Уренгойское месторождение включено в “Книгу рекордов Гиннеса”. Запасы и добыча месторождения уникальны. Разведанные запасы превышают 10 трлн. м 3 , с момента эксплуатации уже добыто 6 трлн. м 3 . В 2008 году ОАО “Газпром” планирует добыть на Уренгойском месторождении 598 млрд. м 3 “голубого золота”.

Газ и экология

Несовершенство технологии добычи нефти и газа, их транспортировки обуславливает постоянное сжигание объёма газа на тепло-агрегатах компрессорных станций и в факелах. На долю компрессорных станций приходится около 30% этих выбросов. На факельных установках ежегодно сжигается около 450 тыс. тонн природного и попутного газа, при этом в атмосферу поступает более 60 тыс. тонн загрязняющих веществ.

Нефть, газ, каменный уголь – это ценное сырьё для химической промышленности. В недалёком будущем им будет найдена замена в топливно-энергетическом комплексе нашей страны. В настоящее время учёные ведут поиск путей использования энергии солнца и ветра, ядерного горючего с целью полной замены нефти. Наиболее перспективным видом топлива будущего является водород. Сокращение использования нефти в теплоэнергетике – путь не только к более рациональному её применению, но и к сохранению этого сырья для будущих поколений. Углеводородное сырьё должно использоваться только в перерабатывающей промышленности для получения разнообразной продукции. К сожалению, ситуация пока не меняется, и до 94% добываемой нефти служит топливом. Д. И. Менделеев мудро говорил: “Сжигать нефть – это то же, что топить печь ассигнациями”.

СИБИРСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПОТРЕБИТЕЛЬСКОЙ КООПЕРАЦИИ

ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА

Реферат по дисциплине: основы глобалистики

На тему: Органические виды топлива и их запасы на земле.

Выполнила студентка гр. 261

Кулакова А.В.

Проверил: Степанов Н.П.

Виды органического топлива.

К природным топливам органического происхождения относятся торф, лигниты, каменные и антрацитные угли, нефть и природный газ. Эти материалы часто называют ископаемыми топливами, так как они являются конечными продуктами физико-химических превращений окаменевших остатков растений. Сравнение составов различных топлив показывает, что относительное содержание углерода по сравнению с содержанием водорода уменьшается при переходе от твердых топлив к жидким и далее к газообразным. Все эти топлива можно получать друг из друга, изменяя соотношение между содержанием углерода и водорода. Все они являются ценным сырьем для производства различных химических продуктов, горючего для двигателей и масел для смазки, а также служат источниками тепла и электрической энергии.

Природный газ . Природный газ является смесью углеводородов, состоящей главным образом из представителей метанового ряда и содержащей небольшие добавки других газов, таких, как азот, двуокись углерода, сероводород и иногда гелий. Обычно основным в природном газе является метан , однако иногда имеются значительные примеси этана и, в меньшей степени, более тяжелых углеводородов. В природе встречаются газы, почти целиком состоящие из двуокиси углерода, однако такие газы не обладают свойством горючести. Различают два типа природных горючих газов - сухие и влажные. Сухие газы состоят в основном из метана и иногда содержат также этан и пропан, однако они не содержат более тяжелых углеводородов, которые могут конденсироваться при сжатии. Влажные горючие газы содержат различные количества природного газолина, пропана и бутана, которые можно извлечь посредством сжатия или экстрагирования.

Продукты нефти . Нефть является природной смесью углеводородов, которая при обычном давлении находится в жидком состоянии, однако она содержит растворенные летучие углеводороды, которые высвобождаются и образуют скопления (шапки) в верхней (ближней к поверхности земли) части залежи. При переработке нефти получают лигроин, смазочные масла, мазут и нефтяной кокс.

Мазут. Мазут представляет собой смесь тяжелых жидких углеводородов, остающихся после перегонки нефти. Его состав зависит от состава сырой нефти и технологии ее перегонки. Наряду с каменным углем и природным газом мазут используется в качестве топлива как в коммунальном хозяйстве, так и в промышленности, и вытеснил каменный уголь как топливо для морских и речных судов.

Нефтяной кокс . Твердая компонента, остающаяся после перегонки нефти, называется нефтяным коксом. Эта твердая масса обычно содержит от 5 до 20% летучих веществ, от 80 до 90% связанного углерода, около 1% золы и немного серы. Хотя нефтяной кокс находит применение в ряде отраслей промышленного производства (например, как сырье для изготовления угольных электродов и пигментов для красителей), он представляет большую ценность как источник тепла (имеет высокую теплотворную способность) и используется в больших количествах как асфальтовый гудрон.

Газоконденсаты. Эти продукты состоят в основном из пропана и бутана, которые извлекаются из природного газа в отстойниках. Их получают также на нефтеперерабатывающих заводах, где они называются сжиженными очистными газами. Газы любого происхождения, обладающие высокой летучей способностью, легко преобразовать в жидкое состояние, повышая давление. Затем эти конденсаты можно транспортировать через трубопроводы и в железнодорожных и автоцистернах. Их можно хранить под землей в искусственных или естественных резервуарах или на поверхности земли в специальных резервуарах.

Торф. Торф является продуктом отмирания и неполного распада остатков болотных растений под воздействием грибков и бактерий в условиях избыточного увлажнения и недостаточного доступа воздуха. Залежи торфа распространены по всему миру, и торф используют в качестве топлива там, где отсутствуют другие, более эффективные виды топлива (с более высокой теплотворной способностью).

Каменный уголь . Каменный уголь представляет собой смесь углеродсодержащей массы, воды и некоторых минералов. Он образуется из торфа в результате длительного воздействия бактериологических и биохимических процессов. В превращении торфа в различные виды каменного угля большую роль играют температура и давление. Действие проточных вод приводит к появлению в пластах каменного угля большего или меньшего количества инородных минералов, которые перемешиваются с углеродсодержащей массой. Эта масса защищена от воздействия воздуха накрывающим ее пластом породы.

Существуют два способа разработки месторождений каменного угля. При разработке открытым способом пласт каменного угля очищается от слоя настилающей породы с помощью экскаваторов, которые используются затем для погрузки угля на транспортные средства. При разработке каменного угля подземным способом сооружается вертикальная шахта или горизонтальная выработка (штольня) в склоне горы, ведущие к пласту каменного угля. При этом каменный уголь извлекается из пласта посредством взрывной отбойки или с помощью механических рыхлителей и затем перегружается в вагонетки или на транспортеры.

Огромные ресурсы торфа обеспечивают России 1 место по их запасам.

Добыча и переработка торфа в мире является высокорентабельным и перспективным видом бизнеса. Как передает «РБК. Исследования рынков», рентабельность производства колеблется в среднем от 30 до 40% годовых (без учета стоимости доставки продукции до потребителя). По данным исследования компании "Норд Лайн", торф может использоваться в различных областях народного хозяйства - в сельском хозяйстве, химии, медицине, нефтепереработке, экологии, топливной промышленности и т.д.

Особенно выгодно использование торфа в качестве топлива: стоимость 1 Гкал, полученной от сжигания торфа, ниже, чем у всех других видов топлива, кроме газа. Помимо энергетического направления использования торфа, в последнее время широкое развитие получило сельскохозяйственное применение торфа, зарекомендовавшего себя как ценный органический материал.

Торф является также предметом экспорта. Мировая потребность в торфе имеет четко выраженную тенденцию к неуклонному росту.

Наиболее "емкими" потребителями торфа являются Япония, США, страны Европы и Ближнего Востока, а также другие страны, в которых развернуты работы по повышению плодородия почв, предотвращению эрозии земель, осуществлению экологических программ.

Имея oгpoмныe ресурсы торфа (разведанные и прогнозные - 156,8 млрд т), которые составляют 31,4% от мировых и обеспечивают России 1-е место по их запасам, Россия в настоящее время практически их не использует. Так, согласно данным Геологического фонда (2001г.) добыча торфа в 2000 году составила 6,9 млнт. Разработка велась на 905 торфяных месторождениях, в то время как на 01.01.1988г. эксплуатировалось 2063 торфяных месторождения и добывалось 30,5 млн т торфа.

Угольная промышленность

Уголь - это топливо будущего. Таково мнение мирового энергетического сообщества, включающего производителей нефти и газа.

Приближается период окончания нефтяной цивилизации на Земле. Газовых ресурсов хватит чуть надольше, но и они не бесконечны. Запасов нефти на планете хватит на 40-50 лет, газа на 60-70, угля - до 600 лет. Поэтому основными источниками энергии в долгосрочном периоде за пределами нефтегазовой цивилизации будут уголь и атомная энергетика.

В мировом топливном балансе на долю угля приходится 23% добычи первичных энергетических ресурсов, 38% производства электрической энергии, 70% производства металлургической продукции.

Уголь, наряду с нефтью и газом, является невозобновляемым углеводородным природным энергетическим ресурсом. Различные виды угля содержат до 10% водорода и до 90% углерода. В угле заключено до 90% энергетического потенциала ископаемого органического топлива. Сейчас в мире добывается около 5 млрд.т в год каменного, бурого и других разновидностей угля.

По некоторым оценкам, добыча угля в ближайшее десятилетие может возрасти до 7,5 млрд.т в год (в США до 2 млрд.т). В Европе увеличение потребления угля составит около 10% в 2003 г. помимо перспектив увеличения объемов добычи, мировыми тенденциями его производства и использования являются международная кооперация в области поставок угля и оборудования для его добычи и переработки, рост экспорта как из старых (Австралия, ЮАР, Россия, США, Польша и др.), так и из развивающихся поставщиков угля (общий объем экспорта более 500 млн.т). Только три порта - Дурбан, Ричардз Бей (ЮАР) и Кембла (Австралия) имеют погрузочную мощность около 200 млн.т в год.

В мировых ценах на уголь не происходит таких ажиотажных колебаний, как с ценами на нефть, торговые потоки в основном устоялись. В обороте находится только стабильно качественный уголь (углепродукт), удовлетворяющий экологическим и технологическим требованиям. Несмотря на общее увеличение объемов массовой добычи угля, стремление к безудержному росту добычи отошло в прошлое. Сейчас если происходят колебания добычи, то это объясняется очень точно настроенными механизмами эффективности добычи и использования угля, инвестиционных процессов. Эффективно используются общественные формы координации.

Интенсивное развитие и техническое совершенствование угольной промышленности в стране характеризуется созданием крупных горнодобывающих и перерабатывающих производств на базе перспективных месторождений бурых и каменных углей расположенных в различных природно-климатических зонах. Это требует новых технических и технологических решений и все больше капитальных вложений с учетом создания необходимой инфраструктуры, энергозатрат на транспортирование полезного ископаемого и грузов, на проветривание и создание удовлетворительных условий труда горнорабочих.

В настоящее время на долю угля приходится 11,8% в потреблении топливно-энергетических ресурсов, что значительно ниже технических возможностей отрасли. По прогнозным оценкам добыча угля к 2010 году достигнет 280 млн. т. Важной составляющей частью общей стратегии развития отрасли является обеспечение экологической безопасности производства, жизненных условий для населения угольных регионов.

Угольная промышленность - важное звено топливно-энергетического комплекса (ТЭК). Уголь используется в промышленности, на тепловых электростанциях как топливо, а так же как технологическое сырье и топливо в металлургии и химической промышленности (коксующиеся угли). Районообразующая роль топлива сказывается тем сильнее, чем крупнее масштабы и выше технико-экономические показатели ресурсов. Массовое и дешевое топливо притягивает к себе топливоемкие производства, определяя в известной мере направление специализации района.

В настоящее время угольная промышленность России стоит перед необходимостью глубокого реформирования. В течение ряда последних лет снижается уровень добычи угля, (с 1990 по 1994 г. добыча угля в Российской Федерации в целом сократилась на одну треть), падает производительность труда в отрасли, растет себестоимость добычи. Резкое сокращение промышленного производства в последние годы обострило проблему платежеспособного спроса на продукцию угольной отрасли, поставило подавляющее большинство угледобывающих предприятий в крайне тяжелое положение.

Угольная промышленность является составной частью ТЭК России, и, соответственно, стратегия ее развития зависит от места, которое отводится углю в перспективном топливно-энергетическом балансе, и от конкретных характеристик последнего.

Таблица 2. МИРОВЫЕ ЗАПАСЫ НЕФТИ (ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ДАННЫЕ), МЛРД. Т
Регион	Разведанные запасы	Промышленные запасы
Ближний Восток
Страны СНГ
Латинская Америка
Дальний Восток и Океания
Западная Европа

Запасы нефти и природного газа. Трудно точно рассчитать, на сколько лет еще хватит запасов нефти. Если существующие тенденции сохранятся, то годовое потребление нефти в мире к 2018 достигнет 3 млрд. т. Даже допуская, что промышленные запасы существенно возрастут, геологи приходят к выводу, что к 2030 будет исчерпано 80% разведанных мировых запасов нефти.

Запасы угля. Запасы угля оценить легче (см . табл. 3). Три четверти мировых его запасов, составляющих по приближенной оценке 10 трлн. т, приходятся на страны бывшего СССР, США и КНР.

Таблица 3. МИРОВЫЕ ЗАПАСЫ КАМЕННОГО УГЛЯ (ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ДАННЫЕ)
Регион	Млрд. т
Страны СНГ
Западная Европа
Азия (без стран СНГ и Китая)
Латинская Америка

Хотя угля на Земле гораздо больше, чем нефти и природного газа, его запасы не безграничны. В 1990-х годах мировое потребление угля составляло более 2,3 млрд. т в год. В отличие от потребления нефти, потребление угля существенно увеличилось не только в развивающихся, но и в промышленно развитых странах. По существующим прогнозам, запасов угля должно хватить еще на 420 лет. Но если потребление будет расти нынешними темпами, то его запасов не хватит и на 200 лет.

Нефтяная промышленность

Нефтяная промышленность - одна из веду­щих отраслей ТЭК и всего хозяйства. В сыром виде нефть практически не используется из-за ее взрывоопасности. Но при переработке нефти получают не только высококачественное топли­во (бензин, керосин, соляр, мазут), но и разно­образные соединения, служащие сырьем для получения современной химической продукции (пластмасс, полимеров, химических волокон и т. д.). ^

По запасам нефти (20 млрд т, 13% мировых запасов) Россия занимает второе место в мире после Саудовской Аравии. Но добыча нефти в России в последние годы постоянно снижалась. В 1999 г. она составила 305 млн т (59% от уров­ня 1990 г.) - третье место в мире. Это связано с рядом причин. Во-первых, из-за отсутствия средств недостаточны объемы геологоразведоч­ных работ. Прирост разведанных запасов нефти только на 1/з компенсирует ее добычу. А на раз­рабатываемых месторождениях уже извлечено 52% нефтяных запасов. Во-вторых, почти 50% уже пробуренных скважин по разным причи­нам не эксплуатируются (отсутствие оборудова­ния, средств на ремонт и пр.). В-третьих, из-за отсутствия современного оборудования значи­тельная часть запасов теряется в недрах и не может быть извлечена на поверхность.

Основная нефтяная база России - Западно-Сибирская. Здесь добывается 70% нефти стра­ны. Крупнейшие месторождения расположены в широтном течении реки Оби (Самотлор, Сур­гут, Мегион). Из них уже извлечено 50-60% нефти. Однако, по оценкам, в Западной Сибири извлечено всего 12% нефти. Поэтому в ближай­шей перспективе (до 2010-2015 гг.) эта база ос­танется ведущей.

Вторая по величине добычи нефтяная база России - Волго-Уральская (25% добычи). До­быча нефти здесь ведется уже почти 50 лет и постоянно сокращается. Из крупнейших мес­торождений (Ромашкинское, Туймазинское, Ишимбаевское) уже извлечено от 70 до 90% за­пасов. В перспективе возможна разработка но­вых месторождений на шельфе Каспийского моря. Но целесообразность развития здесь не­фтяной промышленности требует тщательного анализа. В северной части Каспия обитает уни­кальное поголовье осетровых рыб, не имеющее аналогов в мире, а Волго-Ахтубинская пои ма - заповедная территория. Не решен пока и вопрос о статусе Каспийского моря.

Газовая промышленность

Газ - самый дешевый вид топлива. Его до­быча обходится в 2 раза дешевле нефти. Газ ис­пользуют и как ценное химическое сырье.

По запасам газа (160 трлн м 3 ) Россия занима­ет первое место в мире (45% мировых запасов). Добыча газа, в отличие от добычи нефти, дос­таточно стабильна. В 1999 г. она составила 591 млрд м 3 - первое место в мире. Более 1/3 добываемого газа экспортируется на Украину, в Белоруссию, страны Балтии, Западной Евро­пы и Турцию.

В России разведано более 700 месторожде­ний газа. Но активно разрабатывается только 47% его разведанных запасов. Подавляющая часть добычи газа (92%) приходится на место­рождения Западной Сибири (Уренгойское, Ям-бургское). В ближайшей перспективе ее доля ос­танется столь же высокой. По оценкам, здесь извлечено всего около 6% ресурсов газа.

Вторая по значению газодобывающая база Оренбургско-Астраханская (6% добычи). До­бываемый здесь газ имеет очень сложный со­став. В нем содержатся сера, гелий, этан, про­пан, бутан и другие ценные компоненты. Для его переработки на Оренбургском и Астрахан­ском месторождениях построены крупные газо­перерабатывающие комплексы.

В Тимано-Печорском бассейне сейчас до­бывается менее 1% газа. Однако его роль мо­жет существенно возрасти за счет разработки газовых месторождений на шельфе (Штпокма-новское и др.). Их ресурсы оцениваются в 1,7 трлн м 3 .

В перспективе возможно формирование еще одной крупной газодобывающей базы, включа­ющей месторождения севера Иркутской облас­ти, Якутии, Сахалина. Запасы газа здесь оце­ниваются в 54 трлн м 3 . Ее развитие позволит ликвидировать дефицит топлива в этом регио­не. Значительная часть газа сможет экспорти­роваться.

Для транспортировки газа к потребителям в России создана единая газопроводная система, общей протяженностью 150 тыс. км. Крупней­шие газопроводы страны построены от Уренгоя и Оренбурга (рис. 41). В ближайшее время начнут действовать газопроводы «Ямал-Евро­па» (через Белоруссию) и «Голубой поток» (че­рез Черное море в Турцию).

Угольная промышленность

Запасы угля гораздо больше запасов нефти и природного газа. Но его добыча обходится на­много дороже. Поэтому после открытия и раз­работки крупных запасов нефти и газа доля угля в топливном балансе страны сократилась с 59% (50-е годы) до 8% (конец 90-х годов). Хотя в восточных районах страны его потребление остается очень высоким. Большая часть добы­ваемого угля (ЗД) используется как топливо в промышленности и на тепловых электростан­циях. Остальной уголь (коксующийся) служит сырьем для черной металлургии и химической промышленности.

В России известно более 200 угольных бас­сейнов и месторождений. Их общие запасы 6,4 трлн т (23% мировых запасов). Но не все из них разрабатываются. Главный критерий вов­лечения месторождения в эксплуатацию - се­бестоимость 1 добычи угля. Она зависит от спо­соба его добычи, качества (калорийности, нали­чия примесей и т. д.), горно-геологических ус­ловий залегания (глубины, толщины пластов и т. п.). Влияют на себестоимость также качество оборудования, наличие современных техноло­гий добычи. При распаде СССР 85% угольного машиностроения осталось за рубежом.

Самый производительный и дешевый способ добычи угля - открытый (в карьерах). Его доля остоянно растет и сейчас составляет почти 60%. Но он сильно нарушает природные комп­лексы. Запасы угля, которые могут добываться открытым способом, в основном сосредоточены на востоке страны.

Добыча угля в России постоянно снижалась и лишь в последние годы возрастает. Она со­ставляет 249 млн т (2-е место в мире по добыче бурого угля и 6-е место по добыче каменного). Основные районы добычи угля в России сосре­доточены в Сибири (64%). На европейскую часть приходится всего 25%.

Важнейшие угольные базы России - Куз­нецкий, Канско-Ачинский и Печорский бассей­ны. Они существенно различаются по своим ха­рактеристикам (рис. 42, табл. 27).

Таблица 27 Характеристика основных угольных бассейнов России Характеристика основных угольных бассейнов России

	Доля подземной добычи, %	ссредняя глубин а добычи, м	Средняя мощность пластов, м	Калорийность угля, тыс. ккал/кг
Кузнецкий
Печорский
Канско-Ачин­ский

Кузнецкий угольный бассейн - главный угольный бассейн России. Он обладает больши­ми и хорошо изученными запасами высокока­чественного угля, в том числе и коксующегося. Однако бассейн имеет невыгодное географичес­кое положение. Он очень удален от основных районов - - потребителей угля (Центр и Даль­ний Восток). Уголь отсюда сложно транспорти­ровать из-за слабого развития железнодорож­ных сетей на востоке страны.

1. Топливо в структуре энергетических ресурсов

   Курсовая работа >> Физика

   ... органического топлива и в первую очередь нефти. Однако, запасы ... как "возгораемой земле" , которой западноевропейцы пользовались... видов топлива и их использованием в хозяйстве. Топливные балансы составляются, как правило, на основе единицы условного топлива ...

2. Общая энергетика. Энергетические ресурсы земли и их использование

   Книга >> Промышленность, производство

   Зависят от их производительности, мощности блока и вида топлива . Наиболее распространены три вида топлива : уголь, природный... ресурсы органического топлива . И на это есть все основания. Россия располагает значительными запасами тепла земли , которые...

3. Влияние транспорта на окружающую среду (2)

   Реферат >> Экология

   Растительного покрова с максимальными запасами органического вещества всюду, где это... , всех известных на Земле запасов нефти хватит человечеству... на нас. Поэтому требуется разработка различных альтернативных видов топлива , и видов транспорта и внедрение их

- 165.93 Кб

Природные источники углеводородов

Нефть, газ и каменный уголь

11.11.2011

МОУ ПСШ№1

Отинова Валентина Андреевна 10(4)кл

1. Нефть

a) Физические свойства:

фракционная перегонка

б) Химические свойства:

крекинг, термический, каталитический крекинг

в) Получение

г) Применение

2. Газ

a) Получение

б) Применение

3. Каменный уголь

a) Каменный уголь, коксование

б) Применение

Заключение

Нефть

Физические свойства

Нефть – это маслянистая горючая жидкость, обладающая специфическим

запахом, обычно коричневого цвета с зеленоватым или другим оттенком,

иногда почти черная, очень редко бесцветная.

Главнейшим свойством нефти, принесшим им мировую славу исключительных

энергоносителей, является их способность выделять при сгорании значительное

количество теплоты. Нефть и ее производные обладают наивысшей среди всех

видов топлив теплотой сгорания. Теплота сгорания нефти – 41 МДж/кг, бензина

– 42 МДж/кг. Важным показателем для нефти является температура кипения,

которая зависит от строения входящих в состав нефти углеводородов и

колеблется от 50 до 550°С.

Нефть, как и любая жидкость, при определенной температуре закипает и

переходит в газообразное состояние. Различные компоненты нефти переходят в

газообразное состояние при различной температуре. Так, температура кипения

метана –161,5°С, этана –88°С, бутана 0,5°С, пентана 36,1°С. Легкие нефти

кипят при 50–100°С, тяжелые – при температуре более 100°С.

Нефть можно разделить на ее составляющие, для этого ее очищают от механических примесей или подвергают так называемой фракционной перегонке.

Фракционная перегонка - физический способ разделения смеси компонентов с различными температурами кипения.

Перегонка осуществляется в специальных установках – ректификационных колоннах, в которых повторяют цикл конденсации и испарения жидких веществ, содержащихся в нефти.

Схема промышленной установки непрерывной перегонки нефти

В ректификационную колонну поступает нефть, нагретая в трубчатой печи до температуры 320-350 °С. Ректификационная колонна имеет горизонтальные перегородки с отверстиями - так называемые тарелки, на которых происходит конденсация фракции нефти.

В процессе ректификации нефти разделяется на следующие фракции:

• Ректификационные газы – смесь низкомолекулярных углеводородов(пропан, бутан)
• Газолиновая фракция (бензин) углеводороды от C 5 H 12 – С 11 H 24
• Лигроиновая фракция – углеводороды от C 8 H 18 – C 14 H 30
• Керосиновая фракция – углеводороды от C 12 H 26 – C 18 H 38
• Дизельное топливо – углеводороды от C 13 H 28 – C 19 H 36

Остаток перегонки нефти – мазут – содержит углеводороды с числом атомов углерода от 18 до 50. Перегонкой при пониженном давлении из мазут получают соляровое масло (C 18 H 28 - C 25 H 52), смазочные масла(C 28 H 58 – C 38 H 78), вазелин и парафин – легкоплавкие смеси твердых углеводородов. Твердый остаток перегонки мазута – гудрон и продукты его переработки – битум и асфальт используют для изготовления дорожных покрытий.

Химические свойства

Нефти состоят главным образом из углерода – 79,5 – 87,5 % и водорода –

11,0 – 14,5 % от массы нефти. Кроме них в нефтях присутствуют еще три

элемента – сера, кислород и азот. Их общее количество обычно составляет 0,5

– 8 %. В незначительных концентрациях в нефтях встречаются элементы:

ванадий, никель, железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец,

хром, кобальт, молибден, бор, мышьяк, калий и др. Их общее содержание не

превышает 0,02 – 0,03 % от массы нефти. Указанные элементы образуют

органические и неорганические соединения, из которых состоят нефти.

Кислород и азот находятся в нефтях только в связанном состоянии. Сера может

встречаться в свободном состоянии или входить в состав сероводорода.

В результате полученные ректификации нефти продукты подвергаются химической переработке, включающий ряд сложных процессов. Один из них – крекинг нефтепродуктов.

Крекинг – термическое разложение нефтепродуктов, приводящее к образованию углеводородов с меньшим числом атомов углерода в молекуле.

Существуют несколько видов крекинга: термический, каталитический крекинг, крекинг высокого давления, восстановительный крекинг.

Термический крекинг – расщепление молекул углеводородов с длинной углеродной цепью на более короткие под действием высокой температуры(470-550°С). Алканы распадаются за счет разрыва связей С–С (более прочные связи С–Н при такой температуре сохраняются) и образуются алканы и алкены с меньшим числом углеродных атомов.

Например:

C 6 H 14 C 2 H 6 + C 4 H 8

В общем виде это процесс можно выразить схемой:

C n H 2n+2 C n-k H 2(n-k)+2 + C k H 2k

При обычном термическом крекинге образуется много низкомолекулярных газообразных углеводородов, которые используют как сырье для получения спиртов, карбоновых кислот, высокомолекулярных соединений (полиэтилен).

Каталитический крекинг происходит в присутствии катализаторов, в качестве которых используют природные алюмосиликаты состава n Al 2 O 3 * m SiO 2 при температуре 500°С. Осуществление крекинга с применением катализаторов приводит к образованию углеводородов, имеющих разветвленную или замкнутую цепь атомов углерода в молекуле.

Крекинг нефтепродуктов протекает при высоких температурах, поэтому часто образуется нагар (сажа), загрязняющий поверхность катализатора, что резко снижает его активность. Очистка от нагара – его регенерация – основное условие практического осуществления каталитического крекинга. Наиболее простым способ регенерации катализатора является его обжиг, при котором происходит окисление нагара кислородом воздуха.

Каталитический крекинг – гетерогенный процесс, в котором участвуют твердое (катализатор) и газообразные (пары углеводородов) вещества. Гетерогенные реакции (газ – твердое вещество) протекают быстрее при увеличении площади поверхности твердого вещества. Поэтому катализатор измельчают, а его регенерацию и крекинг углеводородов ведут в «кипящем слое», знакомом вам по производству серной кислоты.

Сырье для крекинга, например газойль, поступает в реактор(схема). Нижняя часть реактора имеет меньший диаметр, поэтому скорость потока паров сырья весьма высока. Движущийся с большой скоростью газ захватывает частицы катализатора и уносит их в верхнюю часть реактора, где из-за увеличения его диаметра скорость потока понижается. Под действием силы тяжести частицы катализатора падают в нижнюю, более узкую часть реактора, откуда вновь выносятся вверх. Таким образом, каждая крупинка катализатора находится в постоянном движении и со всех сторон омывается газообразным реагентом.

Схема установки каталитического крекинга в кипящем слое

Некоторые зерна катализатора попадают во внешнюю, более широкую часть реактора и, встречая сопротивления потока газа, опускаются в нижнюю часть, где подхватываются потоком газа и уносятся в регенератор. Использование катализаторов крекинга позволяет несколько увеличить скорость реакции, уменьшить ее температуру, повысить качество продуктов крекинга.

Полученные углеводороды бензиновой фракции в основном имеют линейное строение, приводит к невысокой детонационной устойчивости полученного бензина.

Получение

Месторождение нефти содержит, большие скопления попутного нефтяного газа, который собирается над нефтью в земной коре и частично растворяется в ней под давлением вышележащих пород. Попутный нефтяной газ, как и нефть, является ценным природным источником углеводородов. По составу попутный нефтяной газ значительно беднее нефти. Попутный нефтяной газ по сравнению с природным более богат по составу различными углеводородами. Разделяя их на фракции, получают:

• Газовый бензин (пентан и гексан);
• Пропан - бутановую смесь (пропан и бутан);
• Сухой газ (метан и этан).

Применение

Газовый бензин используют в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания и так же добавкой к моторному топливу, для облегчения запуска двигателей в зимних условиях. Пропан - бутановую смесь применяют как бытовое топливо и для заполнения зажигалок. Сухой газ широко используют в качестве топлива. Нефтяной газ используется в качестве сырья для химических производств. Из алканов в ходящий в состав попутного нефтяного газа, получают водород, ацетилен, непредельные и ароматические углеводороды и их производные. Газообразные углеводороды могут образовывать самостоятельные скопления – месторождение природного газа.

Природный газ

Природный газ – смесь газообразных предельных углеводородов с не большой молекулярной массой. Основным компонентом газа является метан, доля которого в зависимости от месторождения составляет от 75 до 99% по объему. Так же в природный газ входят этан, пропан, бутан, изобутан, азот и углекислый газ.

Получение

Месторождения природного газа находятся в пористых горных породах, образовавшихся в результате тектонических сдвигов. Слои, покрывающие эти породы, не пропускают газ. Состав природного газа существенно отличается от одного месторождения к другому. Поэтому перед использованием природный газ должен проходить обработку, позволяющую удалить ненужные компоненты, например, сернистокислую соль, воду и т.д. Обработка, как правило, осуществляется на месте добычи. При этом особую сложность представляет удаление серных соединений, поскольку при их сжигании выделяется токсичный сернистый газ (SO 2).

Применение

Природный газ используется как топливо, и в качестве сырья для получения разнообразных органических и неорганических веществ. Из метана получают водород, ацетилена и метилового спирта, формальдегид и муравьиную кислоту. В качестве топлива природный газ используют на электростанциях, в котельных системах водяного отопления жилых домов и промышленных зданий, в доменном и мартеновском производствах. Ценность природного газа как горючего состоит еще и в том, что это экологически чистое минеральное топливо. При его сгорании образуется гораздо меньше вредных веществ по сравнению с другими видами топлива. Поэтому природный газ является одним из главных источников энергии в человеческой деятельности.

В химической промышленности природный газ используется как сырьё для получения различных органических веществ, например, пластмасс, каучука, спирта, органических кислот. Именно использование природного газа помогло синтезировать многие химические вещества, не существующие в природе, например, полиэтилен.

Каменный уголь

Каменный уголь - осадочная порода, представляющая собой продукт глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Каменный уголь состоит из органических и неорганических веществ, например, как вода, аммиак, сероводород и углерод - уголь.

Коксование – способ переработки каменного угля, прокаливание без доступа воздуха. При температуре около 1000°С, в результате коксования образуются:

Краткое описание

Нефть – это маслянистая горючая жидкость, обладающая специфическим
запахом, обычно коричневого цвета с зеленоватым или другим оттенком,
иногда почти черная, очень редко бесцветная.