Реферат на тему: Нефть

Оглавление:

У вас нет времени на реферат или вам не удаётся написать реферат? Напишите мне в whatsapp — согласуем сроки и я вам помогу!

В статье «Как научиться правильно писать реферат», я написала о правилах и советах написания лучших рефератов, прочитайте пожалуйста.

Собрала для вас похожие темы рефератов, посмотрите, почитайте:

Введение

Стремительный научно-технический прогресс и высокие темпы развития различных отраслей науки и мировой экономики в XIX-XIX веках привели к резкому увеличению потребления различных полезных ископаемых, среди которых особое место занимала нефть. Добыча сырой нефти началась на берегах Евфрата за 6-4 тысячи лет до нашей эры. Его также использовали в качестве лекарства. Древние египтяне использовали асфальт (окисленное масло) для бальзамирования. Для приготовления строительных растворов использовался нефтяной битум. Нефть была частью «греческого огня». В средние века нефть использовалась в ряде городов Ближнего Востока, южной Италии и др. для освещения использовалось масло.

В начале XIX века в России и в середине XIX века в Америке керосин получался путем сублимации из нефти. Керосин использовался в лампах. До середины XIX века нефть добывалась в небольших количествах из глубоких скважин вблизи естественных выходов на поверхность. Изобретение парового двигателя, а затем дизельного и бензинового, привело к стремительному развитию нефтяной промышленности. Масло — маслянистая, легковоспламеняющаяся жидкость со специфическим запахом, обычно коричневатого цвета с зеленоватым или другим цветом, иногда почти черного цвета, очень редко бесцветная.

Химические элементы и соединения в нефти

Масла состоят в основном из углерода — 79,5 — 87,5 % и водорода — 11,0 — 14,5 % массы нефти. Кроме того, в маслах содержатся еще три элемента — сера, кислород и азот. Их общее количество обычно составляет от 0,5 до 8 %. В низких концентрациях масла содержат следующие элементы: ванадий, никель, железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, бор, мышьяк, калий и другие.

Их суммарное содержание не превышает 0,02 — 0,03 % от массы масла. Эти элементы образуют органические и неорганические соединения, из которых состоит нефть. Кислород и азот присутствуют в маслах только в связанном состоянии. Сера может находиться в свободном состоянии или быть компонентом сероводорода. Углеводородные соединения Сырая нефть содержит около 425 углеводородных соединений. В природных условиях сырая нефть состоит из смеси метана, нафтеновых и ароматических углеводородов. По углеводородному составу все нефти делятся на 1) метан-ночной эфир, 2) нафтен-метан, 3) ароматический ночной эфир, 4) нафтен-ароматический, 5) ароматический метан, 6) метан-ароматический и 7) метан-ароматический ночной эфир.

Первым в этой классификации является название углеводорода, содержание которого в составе нефти ниже. Нефть также содержит некоторые твердые и газообразные растворенные углеводороды. Количество природного газа в кубических метрах, растворенного в 1 тонне нефти в условиях происхождения, называется газовым фактором. Кроме метана и его газообразных гомологов, нефтяные (сопутствующие) газы содержат пары пентана, гексана и гептана. Гетероуглероды Помимо углеводородов в нефти, существуют химические соединения других классов. Обычно все эти классы сгруппированы в группу гетеросексуальных пар (по-гречески «гетеросексуальные» — другое).

Более 380 сложных гетеропар обнаружены также в нефти, в которой сера, азот и кислород прикреплены к углеводородным ядрам. Большинство этих соединений относятся к классу соединений серы — меркаптаны. Это очень слабые кислоты с неприятным запахом. С металлами они образуют соляные соединения, меркаптиды. В нефти меркаптаны — это соединения, в которых группа SH связана с углеводородными радикалами.

Меркаптаны корродируют трубы и другое металлическое оборудование нефтяных платформ. Основная масса неуглеводородных соединений в маслах — это компоненты асфальтовой смолы. Это вещества темного цвета, которые помимо углерода и водорода содержат кислород, азот и серу. Они представлены смолами и асфальтенами. Смолистые вещества содержат около 93% кислорода в маслах. Кислород в маслах также находится в связанном состоянии в нафтеновых кислотах (около 6%) — [пик], фенолах (не более 1%) — [пик], а также в жирных кислотах и их производных — [пик](Р). Содержание азота в маслах не превышает 1 %. Его основная масса содержится в смолах. Содержание смол в маслах может достигать 60% от массы масла, асфальтенов — 16%. Асфальтены — это черное твердое вещество. По своему составу они похожи на смолы, но характеризуются различными соотношениями элементов. Они характеризуются высоким содержанием железа, ванадия, никеля и др. При растворении смолы в жидких углеводородах всех групп асфальтены не растворяются в углеводородах метана, частично растворяются в нафтеновых углеводородах и лучше растворяются в ароматических углеводородах. Смола присутствует в небольших количествах в «белых» маслах, а асфальтены вообще отсутствуют.

Нефтепродукты

В 1888 году было предложено называть все горючие ископаемые заварным кремобиолитом. Они разделены на две группы: уголь и битум. Битум (лат. «битум» — смола) включает в себя нефть и горючие газы, а также твердые вещества, относящиеся к нефти. В классификации нефтепродуктов выделяются две ветви. Один из них сочетает в себе последовательные заменители масла с нафтеновой основой — асфальтовые минералы. Вторая ветвь включает заменители масла на парафиновой основе — парафиновые минералы. Продукты нефтепереработки на основе нафтена разделены на три группы: асфальтовая группа, асфальтитовая группа и керитовая группа. Первая группа включает в себя солод и асфальтиты. Мальта — черная, очень вязкая смолистая нефть. Они богаты серой и кислородом. Асфальты коричнево-черные или черные вязкие, слегка эластичные или твердые аморфные вещества. Асфальтиты отличаются от асфальтитов более твердыми, хрупкими и обогащенными смолисто-асфальтовыми компонентами. Мальта, асфальты и асфальтиты полностью растворимы в органических растворителях. Кериты (нефтяные угли), напротив, не плавятся и не растворяются в органических растворителях. Основными продуктами парафиновых масел являются озокериты. Это воскоподобные вещества с плотностью менее одной единицы. Они хорошо растворяются в бензине, бензоле, скипидаре и дисульфиде углерода. Они легко воспламеняются и горят ярким дымящимся пламенем. Озокерит — это смесь алканов. Вторичными компонентами являются масла, смолы и асфальтены.

Физические свойства нефти

Главной характеристикой нефти, принесшей ей мировую известность как исключительного источника энергии, является ее способность выделять значительное количество тепла при сгорании. Нефть и ее производные обладают самой высокой теплотой сгорания из всех видов топлива. Теплотворная способность нефти составляет 41 МДж/кг, а бензина — 42 МДж/кг. Важным показателем для нефти является температура кипения, которая зависит от структуры углеводородов, входящих в состав нефти, и составляет от 50 до 550 °C. Нефть, как и любая другая жидкость, закипает при определенной температуре и переходит в газообразное состояние. Различные компоненты масла переходят в газообразное состояние при различных температурах. Например, температура кипения метана составляет -161,5°C, этана -88°C, бутана 0,5°C, пентана 36,1°C.

Легкие масла кипят при 50-100°C, тяжелые — при температуре выше 100°C. Разница в температуре кипения углеводородов используется для разделения нефти на температурные фракции. При нагревании нефти до 180-200 °С закипают углеводороды бензиновой фракции, при 200-250 °С — нафту, при 250-315 °С — керосин и газойль и при 315-350 °С — нефть. Остатки представлены смолой. В составе бензиновой и лигроиновой фракций присутствуют углеводороды с 6-10 атомами углерода. Керосиновая фракция состоит из углеводородов с [пик], газонефтяная фракция — [пик] и др. Важным является свойство масел растворять углеводородные газы. До 400 м3 горючих газов можно растворить в 1 м3 масла.

Очень важно выяснить условия растворения нефти и природного газа в воде. Нефтяные углеводороды крайне незначительно растворяются в воде. Масла различаются по плотности. Плотность нефти, измеренная при 20°C, по отношению к плотности воды, измеренной при 4°C, называется относительной. Сырая нефть с удельным весом 0,85 называется легкой, с удельным весом среды от 0,85 до 0,90 и с удельным весом выше 0,90 тяжелой. Тяжелые нефти содержат в основном циклические углеводороды. Цвет масла зависит от его плотности: светлые масла имеют меньшую плотность, чем темные. И чем больше смол и асфальтенов содержит масло, тем выше его плотность. При перекачивании масла важно знать его вязкость. Можно различать динамическую и кинематическую вязкость. Динамическая вязкость — это внутреннее сопротивление отдельных частиц жидкости движению общего потока. Легкие масла имеют более низкую вязкость, чем тяжелые.

Тяжелые масла нагреваются в процессе производства и дальнейшей транспортировки. Динамическая вязкость — это отношение динамической вязкости к плотности среды. Важно знать поверхностное натяжение масла. При контакте масла и воды создается поверхность эластичной мембраны. В нефтедобыче используются капиллярные явления. Силы взаимодействия между водой и породой больше, чем между нефтью. Поэтому вода способна вытеснять масло из мелких трещин в более крупные. Для увеличения нефтедобычи используются специальные ПАВ (поверхностно-активные вещества). Масла имеют различные оптические свойства. Под воздействием ультрафиолетовых лучей масло может светиться. В этом случае светлые масла светятся синим цветом, тяжелые — коричневым и желто-коричневым. Это используется при поиске нефти. Масло является диэлектриком и имеет высокое удельное сопротивление. Это основа электрометрических методов обнаружения нефтеносных пластов в разрезе, вскрытом скважиной.

Масляная жидкость горючая

Существует две теории о происхождении масла: биогенная и абиогенная. Сторонники первого, органического, считают, что нефть была создана в осадочном чехле земной коры в результате глубокой трансформации животных и растительных организмов, живших миллионы лет назад. Другие — неорганические — утверждают, что нефть в земной мантии образовалась неорганическими средствами. Ответ на этот вопрос даст ответ на другой вопрос: в каких конкретных точках образуется нефть? ОРГАНИЧЕСКИЙ КОНЦЕПТЕНТ Органическая концепция начинает развиваться после того, как Ломоносов создал работу над нефтью. Он писал: «Мы можем проверить происхождение этой горючей подземной материи выращивания вещей по ее легкости». Сторонники органической концепции также спорили о том, что является исходным материалом для нефти: растения или животные. Те, кто утверждал, что и растения, и животные победили. Еще одним спорным моментом было расположение нефти.

Одни ученые считали, что нефть образуется там, где она образуется, другие считали, что нефть образуется в одном месте и накапливается в другом. Вторая точка зрения — победитель. Органическая концепция в ее развитии была основана на геологических наблюдениях. Например, 99,9% известных нефтяных скоплений ограничены осадочными слоями. Поэтому ученые считают, что нефть является продуктом осадочного процесса. Обнаружено, что залежи нефти находятся в линзах проницаемых пород, окруженных непроницаемыми породами.

Интересны результаты исследования осадочных пород. Таким образом, глина содержит в 2-4 раза больше органического вещества, чем песок. Это органическое вещество (ОМ) разделено на три фракции: битумоиды, гуминовые кислоты и кероген. Битумоиды по составу схожи с нефтью в отложениях. Они составляют 10-15% ОМ. Битумоиды состоят из 5-55% углеводородов. Поэтому чем больше углеводородов содержится в отложениях, тем богаче эти породы битумоидами. Битум состоит из 15-20% гуминовых кислот. Нерастворимое осадочное органическое вещество называется керогеном. По своему составу кероген похож на бурый уголь. ОМ составляет 70-80%. Битумоиды с рассеянным ОВ похожи на липоиды, жиры, состоящие из длинных углеродных цепей. Из этого делается вывод, что синтезированные организмами липиды являются источником битума в отложениях. В настоящее время возможность образования углеводородов из липоидов, белков и углеводов может рассматриваться как доказанная. Благодаря своему химическому составу липоиды наиболее близки к соединениям, составляющим масло.

Некоторые ученые считают, что само механическое накопление углеводородов из живой материи в шлам может привести к образованию нефти. На процесс образования нефти влияют также горные породы. Например, алюмосиликаты, входящие в состав глины, являются катализаторами в процессе нефтедобычи. И именно в глинистых породах преобразуется рассеянный ОМ. Из современной органической позиции масло образуется следующим образом. Океаны и озера населены планктоном. После его вымирания остатки растений и животных организмов падают на дно и образуют толстый слой ила. Затем начинается биохимическая стадия образования нефти. Микроорганизмы перерабатывают белки, углеводы и т.д. с ограниченным доступом к кислороду.

В подростковом возрасте образуется метан, углекислый газ, вода и некоторые углеводороды. Эта стадия происходит всего в нескольких метрах от морского дна. Затем ил уплотняется: происходит диагенез. Химические реакции между веществами начинаются под влиянием температуры и давления. Комплексные вещества разлагаются на более простые. Биохимические процессы исчезают. С увеличением глубины увеличивается содержание рассеянного масла. Так, газ образуется на глубине 1,5 км, а жидкие углеводороды — микронефть — на расстоянии 1,5-8,5 км при температуре от 60 до 160 °С. А на больших глубинах при температуре 150-200 °С образуется метан. Когда ил становится гуще, микронное масло выдавливается в песчаники, расположенные выше. Это процесс первичной миграции. Затем микронное масло движется вверх по склону под действием различных сил. Это вторичная миграция, т.е. время происхождения самого поля.

Инорганический терм

Существует несколько вариантов концепции неорганического происхождения нефти. Наиболее последовательной является минеральная (карбидная) гипотеза Менделеева. Менделеев доказывает, что в происхождении нефти уголь является основным остатком разложения, в то время как в Пенсильвании и Канаде нефть встречается в девонских и силурийских пластах, не содержащих угля. Нефть нельзя добывать и из животных жиров, так как в результате их производства образуется много азотных соединений, которых в нефти всего несколько.

И запасы масла огромны, и для их формирования понадобилось бы много жира. Менделеев считает, что вода, которая проникает глубоко в почву и встречает углеродистое железо, вступает с ней в реакцию и производит оксиды и углеводороды (пары нефти). Они поднимаются в холодные слои, выделяют масло и, если нет препятствий, поднимаются на поверхность. Сторонники органической концепции признают, что Менделеев «впервые серьезно и научно бросил вызов происхождению нефти». В 1950 году профессором Кудрявцевым была выдвинута магматическая гипотеза нефтяного пласта. Кудрявцев считал, что углеводородные радикалы CH, CH2 и CH3 образуются в земной мантии при высоких температурах. Падение давления приближает их к поверхности земли.

В результате падения температуры радикалы вступают в реакцию друг с другом и с водородом и образуют большое количество простых и сложных углеводородов. Они смешиваются с углеводородами, полученными из окиси углерода и водорода. Из-за огромного перепада давления и перепада давления между нефтью и водой дальнейшее движение углеводородов происходит через трещины, заполненные водой, и приводит их к поверхности или в ловушки (часть природного резервуара, где может быть установлен баланс между газом, нефтью и водой). Существует также космическая гипотеза о происхождении неорганического масла.

Согласно этой гипотезе, когда Земля охлаждалась и формировалась в планету, она улавливала водород из первичной газообразной материи. Этот водород, достигающий поверхности через глубокие разломы, реагирует с жидким магматическим углеродом, образуя нефтяные углеводороды. Неорганический термин, как и органический, основан на наблюдениях. Известно, например, что около 30 нефтяных месторождений ограничены извергающимися и метаморфическими породами. По оценкам, вулканы ежегодно выбрасывают около 3,3×105 тонн углеводородов. Для доказательства карбидной теории на чугуне применяли соляную и серную кислоту, а также получали водород и смесь углеводородов с запахом нефти. В настоящее время преобладает органическое понятие. Она хуже, более зрелая и более полная в своих суждениях. Внутри неорганической концепции есть несколько гипотез, иногда взаимоисключающих.

Нефть, добываемая непосредственно из скважин, называется сырой нефтью. В различных отраслях экономики используются как сырая нефть, так и различные продукты ее переработки. В настоящее время многие компоненты извлекаются из нефти путем сложной многоступенчатой обработки. При первичной обработке из нефти удаляются пластовые воды и неорганические вещества. Перед дистилляцией в дистилляционной колонне нефть нагревают до 350°C, перед этим из нефти удаляют летучие углеводороды. Первый — это переход в паровое состояние и перегонка углеводородов с небольшим количеством атомов углерода. При повышении температуры смеси дистиллируются углеводороды с более высокой температурой кипения.

При такой дистилляции получают следующие фракции (смесь жидкостей с температурой близкой к точке кипения, полученную в результате первичной дистилляции) 1. бензиновая фракция, собранная при температуре от 40 до 200 °C, содержит углеводороды от [пик] до [пик]; бензин, бензин и т.д. извлекаются путем дальнейшей дистилляции 2. лигроиновая фракция, собранная при 150-250 °C, содержит углеводороды от [пик] до [пик]; нафта используется в качестве топлива для тракторов. 3. керосиновая фракция, собранная при 180-300 °С, содержит углеводороды от [пик] до [пик]; керосин после очистки используется в качестве топлива для тракторов, реактивных самолетов и ракет. 4. газонефтяная фракция, собранная при температуре выше 275 °C; газойль — дизельное топливо — используется в дизельных двигателях. 5. остальное после перегонки нефти — мазут. Мазут — это нефть, состоящая из углеводородов, содержащих до сорока атомов углерода. Температура кипения мазута — выше 350 °С. В процессе его перегонки извлекаются смазочные материалы, парафин и асфальт (битум). Смазочные масла — смесь нелетучих жидкостей, получаемая при перегонке мазута в вакууме.

Парафиновый воск — мягкое твердое вещество, которое отделяется от смазочного масла после дистилляции мазута в вакууме. Битум — жидкость, оставшаяся после перегонки мазута в вакууме. Это смолистое, черное, полутвердое вещество при 20° C. Основным недостатком перегонки нефти является низкий выход бензина (не более 20%). Его урожайность может быть увеличена путем растрескивания и реформирования. Растрескивание — это реакция, при которой ломаются длинные цепочки алканов и образуются более легкие алканы и алкены. Реформинг — это процесс переработки бензина, при котором бензин получается из более легких фракций путем разрыва прямой цепи молекул алканов и превращения их в молекулы с разветвленными цепями. Крекинг осуществляется при высокой температуре (термический крекинг) или в присутствии катализатора (каталитический крекинг). Бензин, получаемый методом каталитического крекинга, обладает более высокой стойкостью к детонации, так как содержит большое количество разветвленных углеводородов. Такой бензин более стабилен при хранении. Качество бензина определяется его октановым числом. Она колеблется от 0 до 100 и увеличивается при использовании антидетонаторов, например, тетраэтилсвинца [рисунок]. При температуре выше 700°C происходит пиролиз масла — разложение органических веществ без доступа воздуха. Основными продуктами пиролиза являются непредельные газообразные (этилен, ацетилен) и ароматические (толуол, бензол и др.) углеводороды.

Масляная перемотка

Тысячи продуктов в настоящее время изготавливаются из нефти. Основными группами являются жидкие виды топлива, газообразные виды топлива, твердые виды топлива (нефтяной кокс), смазочные материалы и специальные масла, парафины и церезины, битум, ароматические соединения, сажа, ацетилен, этилен, нефтяные кислоты и их соли, высшие спирты и др. Продукты нефтепереработки используются в основном в топливно-энергетической отрасли. Например, мазут имеет почти в полтора раза более высокую теплоту сгорания по сравнению с лучшими углями.

Он занимает мало места при сгорании и не выделяет твердые остатки при сгорании. Замена твердого топлива мазутом на тепловых электростанциях, заводах, а также на железнодорожном и водном транспорте обеспечивает огромную экономию ресурсов и способствует быстрому развитию базовой промышленности и транспорта. Энергетическое направление в использовании нефти до сих пор является самым важным в мире. Доля нефти в мировом энергетическом балансе составляет более 46%. Однако в последние годы продукты нефтепереработки все чаще используются в качестве сырья для химической промышленности. Около 8% добываемой нефти используется в качестве сырья для современной химии. Например, этиловый спирт используется примерно в 150 отраслях промышленности.

В химической промышленности используются формальдегид (HCHO), пластмассы, синтетические волокна, синтетический каучук, аммиак, этиловый спирт и др. Продукты нефтепереработки используются также в сельском хозяйстве. В них используются промоторы роста, дезинфицирующие средства для семян, токсичные химикаты, азотные удобрения, мочевина, пленки для очагов и т.д. В машиностроении и металлургии применяются универсальные клеи, пластмассы и детали аппаратов, смазочные масла и т.д. Нефтяной кокс, как анодная масса в электрической флотации, нашел широкое применение.

Прессованная сажа попадает на огнеупорные крышки печей. В пищевой промышленности используются полиэтиленовая упаковка, пищевые кислоты, консерванты, парафин, производятся белково-витаминные концентраты, основным сырьем которых являются метиловые и этиловые спирты, метан. В фармацевтической и парфюмерной промышленности аммиак, хлороформ, формалин, аспирин, вазелин и т.д. производятся из нефтепродуктов. Продукты нефтесинтеза широко используются в деревообрабатывающей, текстильной, кожевенной, обувной и строительной промышленности. Химикализация нефти позволила снизить расходы на питание в технических целях.

Заключение

Вывод Нефть (и газ) в ближайшем будущем останется основой для обеспечения национальной экономики энергией и сырьем для химической промышленности нефти и газа. Многое будет зависеть от успеха поиска, разведки и разработки нефтяных (и газовых) месторождений. Но ресурсы нефти (и газа) по своей природе ограничены. Быстрый рост их добычи в последние десятилетия привел к относительному истощению крупнейших и наиболее удобно расположенных месторождений. В проблеме рационального использования нефти (и газа) важно повысить коэффициент ее полезного использования. Одним из основных направлений в этом отношении является углубление переработки нефти с целью удовлетворения спроса страны на светлые нефтепродукты и нефтехимическое сырье. Другим эффективным направлением является снижение удельного расхода топлива на производство тепловой и электрической энергии, а также повсеместное снижение удельного расхода электрической и тепловой энергии во всех отраслях народного хозяйства.

Список литературы

Нефть и горючие газы Sudo M. M. в современном мире. — М.: Недра, 1983 год.
Химия. Иллюстрированный школьный справочник. — М.: Росман, 1994.
Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Органическая химия: учебник для 10 классов. шк. — М.: Просвещение, 1993.
Хомченко И.Г. Общая химия — 1994.