| Головна » Статті » Хімія | [ Додати статтю ] |
Нафта: походження, класифікація, переробка, використання
|
Нафта — масляниста рідина темно-бурого або майже чорного кольору з характерним запахом. Вона легша за воду (густина 0,73-0,97г/см3), у воді практично нерозчинна. За складом нафта — складна суміш вуглеводнів різної молекулярної маси, головним чином рідких (в них розчинені тверді і газоподібні вуглеводні). Звичайно ці вуглеводні парафінові, ароматичні, циклоалкани, співвідношення яких в нафтах різних родовищ змінюється в широких межах. Крім вуглеводнів, нафта містить оксиген-, сульфур- і нітрогенвмісні органічні сполуки. Залежно від переважного вмісту вуглеводнів того чи іншого класу в нафтовій фракції з температурою кипіння 250-300 °С розрізняють такі основні види нафти: 1) метанова нафта, яка складається переважно з нерозгалужених алканів; 2) нафтенова нафта, яка складається в основному з циклічних неароматичних вуглеводнів — циклоалканів, або нафтенів; 3) змішана нафта, яка включає суміш алканів, нафтенів і ароматичних вуглеводнів. Змішана нафта зустрічається найчастіше. Іноді нафту класифікують за фізичними властивостями, наприклад на легку нафту густиною меншою 0,9 г/мл і більш важку нафту. Усі види нафти мають домішки нітроген- і сульфурвмісних органічних сполук. Дуже ймовірно, що нафта утворилася із залишків морських організмів і рослин, що осідали протягом мільйонів років на морське дно. Неорганічні речовини служили каталізаторами гниття, яке викликалося анаеробними бактеріями (тобто тими, що жили без доступу повітря). При тектонічних зрушеннях донні органічні шари опинилися в товщі Землі, де на них діяли тиск земної кори і теплота внутрішніх шарів Землі. Донні шари перетворювалися в такий спосіб на суміші вуглеводнів; рідка нафта накопичувалася у вигляді нафтоносних шарів над непроникними для неї гірськими породами. Неорганічна теорія Згідно з неорганічною теорією, автором якої є Д.І.Менделєєв, нафта могла утворитися з карбідів металів, що знаходяться в надрах Землі, і води, яка просочилася туди. Запропонована також космічна теорія, за якою нафта могла утворитися з водню і вуглецю при формуванні нашої планети. Сира нафта звичайно не застосовується. Для одержання з нафти технічно цінних продуктів її піддають переробці. Первинна переробка нафти полягає в її перегонці. Перегонку здійснюють на нафтопереробних заводах після відділення з нафти супутних газів. У процесі перегонки нафти одержують світлі нафтопродукти: бензин (tкип від 40 до 150-200 °С), лігроїн (tкип 120-240 °С), гас (tкип 150-300 °С), газойль — солярове масло (tкип вища 300 °С), а в залишку — в'язку чорну рідину — мазут. Мазут піддають подальшій переробці. Його переганяють під зменшеним тиском (щоб попередити розкладання) і виділяють мастила: веретенне, машинне, циліндрове та ін. З мазуту деяких сортів нафти виділяють вазелін і парафін. Залишок мазуту після відгону називають нафтовим пеком або гудроном. Переробка мазуту Мазут Мастила Вазелін Парафін Гудрон Первинна переробка нафти Фракції нафти бензин лігроїн гас газойль мазут Температура кипіння, °С 40-200 120-240 150-300 Понад 300 Застосування фракцій Продукти перегонки нафти мають різне застосування. Бензин у великих кількостях використовують як авіаційне й автомобільне пальне. Він складається звичайно з вуглеводнів, що містять у молекулах у середньому від 5 до 9 атомів Карбону. Лігроїн служить пальним для дизельних двигунів, а також розчинником у лакофарбовій промисловості. Велику кількість його переробляють на бензин. Гас застосовують як пальне для реактивних і тракторних двигунів, а також для побутових потреб. Він складається з вуглеводнів, що містять у молекулах у середньому від 9 до 16 атомів Карбону. Солярове масло використовують як моторне пальне, а мастила — для змащення механізмів. Вазелін використовують у медицині. Він складається із суміші рідких і твердих вуглеводнів. Парафін застосовують для одержання вищих карбонових кислот, для просочення деревини у виробництві сірників і олівців, для виготовлення свічок, гуталіну і т. д. Він складається із суміші твердих вуглеводнів. Гудрон — нелетка темна маса, після часткового окиснення його застосовують для одержання асфальту. Мазут, крім переробки на мастила і бензин, використовують як котельне рідке пальне. Мастила, які виділяються під час перегонки мазуту, називають мінеральними (нафтовими) маслами на відміну від синтетичних масел, які одержують штучно (хоча всі масла є сумішами органічних сполук). Важливою характеристикою пального (бензину, гасу) для двигунів внутрішнього згоряння є його октанове число (ОЧ). Детонація пального в моторах пояснюється нерівномірністю процесу його згоряння і залежить від якості бензину. Мірою детонаційної стійкості пального і служить ОЧ; воно чисельно дорівнює вмісту (в об'ємних  ізооктану (ОЧ = 100) в його еталонній суміші з н-гептаном (ОЧ = 0), при якому ця суміш має однакові, антидетонаційні властивості з пальним, яке випробовують.Найменше ОЧ мають нормальні алкани; ОЧ зростає при переході від алканів до алкенів, циклоалканів та ізоалканів, найбільшими значеннями ОЧ характеризуються арени, наприклад: Октанові числа деяких вуглеводнів Формула вуглеводню Назва Октанове число СН3(СН2)5СН3 (н-гептан) 0 СН3(СН2)4СН3 (к-гексан) 26 CH3(CH2)4CH = CH2 (гексен-1) 63 С6Н12 (циклогексан) 77 СН3СН2СН(СН3)СН3 (ізопентан) 90 СН3С (СН3) 2СН2СН (СН3) СН3 (ізооктан; 2,2,4-триметилпентан) 110 C6H6 (бензол) 108 Бензини, одержані перегонкою нафти, мають октанові числа від 30 до 45. При вторинних методах переробки нафти відбувається зміна структури вуглеводнів, що входять до її складу. Серед цих методів велике значення має крекінг (розщеплення) вуглеводнів нафти, який проводять для підвищення виходу бензину. Крекінг — це високотемпературна переробка нафтових фракцій з метою одержання більш низькомолекулярних продуктів. Застосовують два основних види крекінгу: термічний і каталітичний. Термічний крекінг здійснюється тільки під впливом високої температури. Залежно від температури розрізняють такі види термічного крекінгу. 1. Низькотемпературний піроліз, який застосовують для переробки висококиплячих фракцій нафти: Гудрон, мазут, масла, що переганяються, газойль + кокс. Масла, що утворюються в цьому процесі, можна використовувати як сировину для каталітичного крекінгу. 2. Піроліз при помірних температурах. Зріджені гази Олефіни, дієни; (етан, пропан, н-бутан), ароматичні легкий і важкий бензин углеводні. Одержану суміш вуглеводнів розділяють шляхом перегонки при низьких температурах і тисках. 3. Високотемпературний піроліз застосовують для одержання низькомолекулярних ненасичених вуглеводнів, насамперед ацетилену при 2000 °С. Каталітичний крекінг проводиться при більш низьких температурах з використанням каталізаторів. Він застосовується в основному для одержання високооктанових бензинів. Спеціально підібрані каталізатори забезпечують ізомеризацію і циклізацію вуглеводнів, унаслідок чого підвищується їх октанове число (ОЧ). Як такі каталізаторивикористовують алюмосилікати складу , а також цеоліти: Газойль Бензин з високим вакуумний газойль октановим числом Каталізатор швидко дезактивується вугільним порошком (сажею), який осаджується на ньому, і його доводиться часто змінювати або очищати. Варіантом каталітичного крекінгу є гідрокрекінг, який проводиться із застосуванням водню. Цей спосіб використовують для переробки висококиплячих фракцій нафти: Газойль, Гази, що скраплюються, мазут, бензин, дизельне паливо, гудрон авіаційне пальне, сировина для мастил. Каталізаторами служать суміші NiO + WO3 або СоО + МоО3, нанесені на цеоліти або аморфні алюмосилікати. Риформінг — каталітична переробка бензинових фракцій прямої перегонки нафти за допомогою водню під тиском з використанням каталізаторів. Застосовується головним чином для одержання високооктанового моторного пального. Так, з бензинової фракції нафти з 04 = 30-45 у результаті каталітичного риформінгу одержують бензин з ОЧ = 85 - 95 . Крім того, за допомогою риформінгу виділяють бензол та інші арени. Схема каталітичного риформінгу Бензин (фракція перегонки нафти) Риформінг-бензин. Як каталізатор використовують платину з добавкою ренію або суміш оксидів МоО3, СоО і Сr2О3, нанесених на А2О3 або алюмосилікати; ці каталізатори сприяють протіканню реакцій дегідрування, гідрування й ізомеризації. | |
| Переглядів: 773 | |
| Всього коментарів: 0 | |