Нефть. Её состав. Термический и каталитический крекинг. Развитие нефтеперерабатывающей промышленности. Охрана окружающей среды при нефтепереработки.

Состав и физические свойства Нефть сложная смесь углеводородов различной молекулярной массы, главным образом жидких. В состав нефти входит 3 вида углеводородов: Парафины Циклопарафины Ароматические углеводороды

Нефть содержит сотни различных соединений. Соотношения этих углеводородов в нефти различных месторождений колеблются в широких пределах. Нефть Мангышлака богата предельными углеводородами. Нефть в районе Баку – циклопарафинами. Уральская нефть содержит ароматические углеводороды. Также в состав входят в меньших количествах: Кислород Азот Сера другие элементы Высокомолекулярные соединения (ВМС) Смолы Асфальтовые вещества.

Физические свойства нефти Маслянистая жидкость от светло-бурого до черного цвета с характерным запахом. Легче воды (плотность от 0,73 – 0,97 г\см 3 ), в воде практически нерастворима. Нефть – смесь различных углеводородов, то у нее нет определенной температуры кипения.

Нахождение в природе. Месторождения. Залежи нефти находятся в недрах Земли на разной глубине, где нефть заполняет свободное пространство между некоторыми породами. Если она находится под давлением, то поднимается по скважине на поверхность Земли. По запасам и добыче нефти наша страна занимает первое место в мире. Важнейшие месторождения: Западная Сибирь – Самотлор Западный Казахстан Север Европейской части России.

Первичная переработка нефти - перегонка Фракции (дистилляты) – светлые нефтепродукты: Бензин – содержащий углеводороды С 5 – С 11, кипящие в интервале от 40° до 200° С Лигроин, содержащий углеводороды С 8 -С 14 с температурой кипения от 150° до 250° С Керосин, включающий углеводороды С 12 – С 18 с температурой кипения от 180° до 300° С Газойль (t > 275° С) Мазут – вязкая черная жидкость, содержит углеводороды с большим числом атомов углерода в молекуле, разделяют на фракции путем дополнительной переработки.

Установка перегонки нефти. Температура печи 320° – 350° С Ректификационная колонна высотой 40 м. Горизонтальные перегородки с отверстиями – тарелки Главный недостаток – малый выход бензина (не более 20%).

Применение продуктов перегонки нефти Бензин – авиационное и автомобильное топливо, как растворитель (масла, каучука), для очистки тканей. Лигроин – дизельное топливо; растворитель в лакокрасочной промышленности; используется для переработки в бензин. Керосин – горючее для реактивных и тракторных двигателей; бытовых нужд. Газойль – горючее для дизелей.

Применение продуктов перегонки нефти Из мазута выделяют: Соляровое масло – моторное топливо. Смазочные масла - смазка механизмов (автотракторные, авиационные). Вазелин – основа для косметических средств и лекарств. Из некоторых сортов нефти получают парафин – для получения высших карбоновых кислот; для пропитки древесины в производстве спичек и карандашей, для изготовления свечей, гуталина. Гудрон (нелетучая темная масса) – для получения асфальта. Мазут – в качестве котельного жидкого топлива.

Вторичные методы переработки нефти Возрастание спроса на бензин Использование в качестве химического сырья. КРЕКИНГ (расщепление) – процесс разложения углеводородов нефти на более летучие вещества. При этом происходит расщепление углеводородов с длинной цепью, содержащихся, например в мазуте, на углеводороды с меньшей относительной молекулярной массой.

Химизм крекинга С 16 Н 18 C 8 H 18 + C 8 H 16 Образовавшиеся вещества могут разлагаться дальше: C 8 H 18 C 4 H 10 + C 4 H 8 C 4 H 10 C 2 H 6 + C 2 H 4 Или C 4 H 10 C 3 H 6 + CH 4 Подобные реакции приводят к образованию газообразных веществ. Механизм крекинга – свободно-радикальный.

Вторичная переработка (крекинг) (Шухов, Гаврилов 1891) Термический t °C, P 2-7мПа Жидкое состояние алканы < алкены С n H 2n + 2 С n H 2n нормального строения, детонационная стойкость, но менее стоек при хранении окисляется осмоляются и засоряют бензопровода и полимеризуется – антиокислители. Каталитический t ° Катализатор:AI 2 O 3 *nSiO 2, Большая скорость процесса изомеризация

Детонационная способность Детонация – чрезмерно быстрое сгорание топливной смеси в цилиндре карбюраторного двигателя. Наибольшей стойкостью к детонации обладают парафины нормального строения. Углеводороды разветвленные, а так же непредельные и ароматические устойчивы к детонации. Способность бензина к детонации определяется октановым числом. Октановое число определяется содержанием изооктана и н-гептана Детонация изооктана равна 100, а н-гептана – 0.

Риформинг- ароматизация

«Нефть не топливо, топить можно и ассигнациями!» Д.И. Менделеев. Нефтехимическая промышленность Каучуки резина шины для автомобилей, самолётов, колёсных тракторов. Жирные кислоты, моющие средства Пиролизом насыщенных углеводородов получают этилен, ацетилен и другие непредельные углеводороды. Из этилена получают: спирт, винилхлорид, стирол, полиэтилен, поливинилхлорид, полистирол и ряд других веществ и материалов. Ароматические углеводороды, органические кислоты, гликоли, сырье для производства химических волокон, удобрения. Взрывчатые вещества, лекарственные мази, мази для приготовления парфюмерных изделий, растворители. Методом микробиологической депарафинизации нефти получают белково-витаминные концентраты, которые после соответствующей очистки пригодны для откорма сельскохозяйственных животных.

Экологические последствия нефтяного загрязнения Нарушение обмена в системе океан - атмосфера Нарушение процесса фотосинтеза Гибель водоплавающих птиц, млекопитающих и рыб Накопление канцерогенов по цепям питания, отравление человека Появление уродливых, нежизне - способных особей Гибель в первую очередь икры, мальков, молоди рыб

Как же нефть попадает в море? В результате аварий танкеров, перевозящих нефть, и морских платформ, с которых ведутся разведочные и эксплуатационные буровые работы. Каждая катастрофа нефтяного танкера становится настоящим экологическим бедствием для соседних с местом аварии стран. Впрочем, в три раза больше нефти, чем при авариях, попадает в воду при промывке опорожненных цистерн танкеров и сбросе этой воды прямо за борт, в четыре раза больше с выбросами нефтехимических заводов и в результате аварий на буровых скважинах. Множество нефтяных отходов приносят в океан реки. Свою лепту в загрязнение Мирового океана вносят и заводы, и крупные города, и автомобилисты, и моряки, сбрасывающие прямо за борт балластные и очистные воды... Самыми грязными считаются воды Атлантического океана, Средиземного моря и не­которые участки их береговой линии.

Контрольные вопросы 1.При ректификации нефти выделена фракция, содержащая углеводороды от С 5 Н 12 до С 11 Н 24. Эта фракция называется: а) бензин б) лигроин в) керосин г) газойль (дизельное топливо) 2. Исключите лишнее понятие: а) фракционная перегонка б) термический крекинг в) коксование г) каталитический крекинг 3. Продуктами ректификации нефти являются: 1) керосин, 2) мазут, 3) бензин, 4) лигроин, 5) дизельное топливо. Расположите эти продукты в порядке увеличения температуры кипения: а) 2, 5, 1, 4, 3. б) 4, 3, 1, 5, 2. в) 1, 3, 5, 4, 2. г) 3, 4, 1, 5, 2.

4. Исключите лишнее понятие: а) парафин б) гудрон в) кокс г) соляровое масло 5. Соотнесите: Фракция перегонки нефти: 1) бензин 2) керосин 3) дизельное топливо 4) мазут 5) лигроин Углеводородный состав: а) С 8 Н 18 – С 14 Н 30 б) С 5 Н 12 – С 11 Н 24 в) С 18 Н 38 и выше г) С 13 Н 28 – С 19 Н 40 д) С 12 Н 26 – С 18 Н 38 е) до С 5 Н 12

Ответы 1.А 2.В 3.Г 4.В 5.В 6.1.б, 2.д, 3.г, 4.в, 5.а, 6.е