Цели: Познакомиться с природным источником углеводородов – нефтью. Познакомиться с природным источником углеводородов – нефтью. Изучить физические свойства нефти, состав нефти. Изучить физические свойства нефти, состав нефти. Выяснить происхождение нефти. Выяснить происхождение нефти. Познакомиться с добычей нефти и её переработкой. Познакомиться с добычей нефти и её переработкой.
Нефть Нефть - это маслянистая жидкость от бурого до чёрного цвета с характерным запахом. Она представляет собой смесь различных углеводородов. Нефть намного легче воды и практически в ней не растворяется. Нефть является важнейшим источником энергии и ценным сырьём для синтеза многих органических соединений:взрывчатых веществ, антифризов, лекарственных мазей, парфюмерии, искусственных волокон, растворителей, синтетического каучука и др.
Нефть Углеводороды: алканы, алкены, алкины, циклоалканы, арены. Кислородные соединения: нафтеновые кислоты, фенолы. Сернистые соединения: алкил-сульфиды, меркаптаны. Неорганические соединения: кремнезём, алюминий, известь, оксиды железа и марганца Азотсодержащие соединения.
Добыча и запасы нефти Доказанные мировые запасы нефти составляли на 2000 год около 140 млрд. т. Наибольшая их часть - около 64% - приходится на Ближний и Средний Восток, затем идет Америка – около 15%. Ближний и Средний Восток (64%) Центральная и Восточная Европа (8%) Африка (7%) Западная Европа (2%) АТР (4%) Америка (15%)
Плавучая бурильная установка на шельфе Охотского моря Промышленная добыча нефти ведёт отсчёт с 1859 г., когда впервые применили разработанную Э. Дрейком технологию бурения скважин, которая используется до сих пор. Но полностью извлечь нефть из месторождений не удается (65% – максимум). Используются три основных способа добычи нефти: Фонтанный – нефть поднимается только под действием пластовой энергии. Газолифтный - в скважину закачивают сжатый воздух, который выталкивает жидкость на поверхность. Насосный - подъём осуществляется спускаемыми в скважину насосами.
Происхождение нефти Истоки современных представлений о происхождении нефти возникли в XVIII – начале XIX века. М. В. Ломоносов заложил гипотезы органического происхождения нефти, объясняя ее образование воздействием подземного огня на окаменелые уголья, в результате чего, по его мнению, образовывались асфальты, нефти и каменные масла. Идея о минеральном происхождении нефти впервые была высказана А. Гумбольдтом в 1805 году. Д. И. Менделеев, придерживавшийся до 1867 года представлений об органическом происхождении нефти, в 1877 году сформулировал известную гипотезу ее минерального происхождения, согласно которой нефть образуется на больших глубинах при высокой температуре вследствие взаимодействия воды с карбидами металлов.
За прошедшее столетие накопилось огромное количество химических, геохимических и геологических данных, проливающих свет на проблему происхождения нефти. В настоящее время преобладающая часть ученых химиков, геохимиков и геологов считает наиболее обоснованными представления об органическом генезисе нефти, хотя имеются ученные, которые до сих пор отдают предпочтение минеральной гипотезе ее образования. Все гипотезы минерального происхождения нефти объединяет идея синтеза углеводородов, кислородо-, серо- и азотосодержащих компонентов нефти из простых исходных веществ C, H2, CO, CO2, CH4, H2O и радикалов при высоких температурах и взаимодействии продуктов синтеза с минеральной частью глубинных пород.
Газовая фракция (tкип. до 400С) Газовая фракция (tкип. до 400С) Газолиновая фракция бензинов(tкип C) Газолиновая фракция бензинов(tкип C) Лигроиновая фракция(tкип С) Керосиновая фракция(tкип С) Керосиновая фракция(tкип С) Дизельное топливо(tкип С) Мазут-остаток после перегонки нефти,который разделяют на следующие фракции: Соляровые масла Смазочные масла ВазелинПарафин Гудрон-остаток после отгонки мазута. Прямая перегонка нефти
Использование составных фракций нефти: Газовая фракция Газовая фракция Газолиновая фракция. Из неё получают газолин, автомобильный и авиационный бензин. Газолиновая фракция. Из неё получают газолин, автомобильный и авиационный бензин. Лигроиновая фракция. Лигроин используется как горючее для тракторов. Лигроиновая фракция. Лигроин используется как горючее для тракторов. Керосиновая фракция. Керосин после очистки используется как горючее для тракторов,реактивных самолётов и ракет. Керосиновая фракция. Керосин после очистки используется как горючее для тракторов,реактивных самолётов и ракет. Дизельное топливо. Дизельное топливо. М Мазут-остаток после перегонки нефти,который разделяет на следующие фракции: Соляровые масла Смазочные масла ВазелинПарафин Гудрон-остаток после отгонки мазута.
Существуют два вида крекинга: термический: расщепление молекул углеводорода протекает при сравнительно низких температурах (С). Процесс протекает медленно, образуются углеводороды с неразветвлённой цепью атомов углерода; каталитический: процесс протекает в присутствии катализаторов при более низкой температуре(С). Протекает быстрее, образуется много соединений с разветвлённой углеродной цепью. Бензин каталитического крекинга более высокого качества.
Основная масса нефти (больше 85%) расходуется в виде топлива и только около 15% идет на химическую переработку. Поэтому в веке перед химиками стоит задача расширить применение нефти как источника химического сырья, а не топлива. Замена там, где это возможно, горючего из нефти на газ и уголь – один из способов разумного использования драгоценно й жидкости. Применение нефтепродуктов
Физико-химическая очистка производится с помощью растворителей, избирательно удаляющих нежелательные компоненты из очищаемого продукта. Неполярные растворители (пропан и бутан) используются для удаления из остатков переработки нефти (гудронов), ароматических углеводородов (процесс деасфальтации). Полярные растворители (фенол и др.) применяются для удаления полициклических ароматических углеродов с короткими боковыми цепями, сернистых и азотистых соединений из масляных дистиллятов. Физико-химическая очистка производится с помощью растворителей, избирательно удаляющих нежелательные компоненты из очищаемого продукта. Неполярные растворители (пропан и бутан) используются для удаления из остатков переработки нефти (гудронов), ароматических углеводородов (процесс деасфальтации). Полярные растворители (фенол и др.) применяются для удаления полициклических ароматических углеродов с короткими боковыми цепями, сернистых и азотистых соединений из масляных дистиллятов. При адсорбционной очистке из нефтепродуктов удаляются непредельные углеводороды, смолы, кислоты и др. Каталитическая очистка – гидрогенизация в мягких условиях, применяемая для удаления сернистых и азотистых соединений.
Cлайд 1
Cлайд 2
Нефть -сложная смесь органических соединений (углеводородов), относящихся к следующим гомологическим рядам:
Cлайд 3
Нефть содержит смолы и асфальтены, соединения серы, азота, кислорода и металлов. Нефти классифицируются: по содержанию в них углеводородов (химическая классификация) по содержанию серы, парафинов и качеству получаемых продуктов (технологическая классификация)
Cлайд 4
Процессы переработки нефти делятся на первичные и вторичные. Первичной является перегонка нефти, в результате которой получают широкий ассортимент фракций и нефтепродуктов: углеводородный газ (пропан-бутановая фракция) бензиновая фракция керосиновые фракции дизельные фракции мазут широкая масляная фракция узкие масляные фракции гудрон
Cлайд 5
Продукты перегонки нефти в большинстве случаев подлежат дальнейшей обработке и очистке. В этих процессах получают ароматические углеводороды, нефтяные растворители. Остаток, полученный при перегонке, используется частично как котельное топливо, другую часть служит для получения битумов и нефтяного кокса. Вторичные процессы состоят в глубоком преобразовании углеводородов, полученных при перегонке фракций. Это термические и термокаталитические процессы, которые позволяют получать из высокомолекулярных соединений углеводороды меньшей молекулярной массы.
Cлайд 6
Бензины Представляют собой смесь жидких углеводородов всех классов и различаются по составу в зависимости от исходной нефти и способа получения. Бензины действуют на организм подобно парафинам и нафтенам, составляющим основную их массу. Острые отравления могут происходить при применении бензина в качестве моторного топлива (в гаражах, на бензозаправочных и бензосмесительных станциях, при автомобильных авариях).
Cлайд 7
Керосин К жидким топливам из керосиновой фракции относятся реактивные топлива и керосины для других целей. Действие Керосина на организм сходно с бензином. Сильнее раздражает слизистые оболочки и кожу.
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Нефть и продукты ее переработки Преподаватель: Грудинина Т.В. СПб ГБ ПОУ «МРЦПК «ТЭ и М »
Название нефть произошло от древнеперсидского слова « нафта », что значит просачивающаяся.
Добыча нефти. Нефтяная морская платформа Нефтяная вышка Нефтяная качалка Фонтанный способ добычи
Транспортировка нефти. По морю (танкерами) По железной дороге (цистернами) Трубопроводный транспорт
Состав нефти. Алканы (от С 5 до С 50) Циклоалканы Ароматические углеводороды Примеси: песок; глина; соединения, содержащие кислород, серу, азот; вода.
Физические свойства. Густая маслянистая жидкость Цвет: от светло-коричневого до темно-бурого. Имеет характерный запах Легче воды (плотность от 0.65 до 1.05 г/см 3) В воде не растворяется Нет определенной температуры кипения
Переработка нефти Физическая первичная Химическая вторичная ректификация крекинг алкилирование ароматизация
Ректификация – разделение многокомпонентных жидких смесей на отдельные компоненты. Перегонка нефти основана на разности температур кипения углеводородов, входящих в ее состав.
Ректификационная установка.
Процесс расщепления углеводородов нефти на более летучие вещества называется крекингом (расщепление). Впервые крекинг осуществил в 1891 году русский инженер Владимир Григорьевич Шухов. гексадекан октан октен бутан бутен э тан этен
Термический крекинг Каталитический крекинг Температура 470 0 С-550 0 С P =2-7мПа Температура 450 0 С-500 0 С Катализатор Al 2 O 3 ∙nSiO 2 C n H 2n+2 алканы C n H 2n алкены изомеризация нормального строения Бензин содержит много непредельных углеводородов Бензин содержит углеводороды с разветвленной цепью Обладает устойчивостью к детонации Обладает еще большей детонационной устойчивостью Менее устойчив при хранении Более устойчив при хранении
Ароматизация Пиролиз нефти, риформинг. Риформингом называют переработку нефтепродуктов с целью получения ароматических углеводородов (повышающих октановое число бензина). Процесс ведут при t 0 500 0 C-540 0 C в присутствии катализатора. С 7 H 16 CH 3 CH 3 − 3H 2 − H 2 н-гептан (октановое число 0) толуол (октановое число 120) метилциклогексан (октановое число 70)
Алкилирование Процесс обратный кренингу. Соединение алканов с алкенами с увеличением углеводородной цепи. О бразуются углеводороды разветвленного строения, качество бензина повышается. СН 3 СН 3 СН 3 СН СН 2 С СН 3 СН 3 + СН 3 СН 3 СН 3 С СН 2 СН СН 3 СН 3 H 2 SO 4 t 0
Природные источники углеводородов
ископаемые
угли
природный газ
попутный газ
нефть
биогаз
древесина
сланцы
Состав нефти
Нефть - это
различных углеводородов
Основные компоненты
Примеси
алканы
смолы
циклоалканы
асфальты
арены
кислород-
азот-
Сущность нефтеперерабатывающего производства
Процесс переработки нефти можно разделить на 3 основных этапа:
1. Первичная переработка - разделение нефтяного сырья на фракции, различающиеся по интервалам температур кипения;
2. Вторичная переработка - переработка полученных фракций путем химических превращений содержащихся в них углеводородов и выработка компонентов товарных нефтепродуктов;
3. Товарное производство - смешение компонентов с вовлечением, при необходимости, различных присадок, с получением товарных нефтепродуктов с заданными показателями качества
Первичная переработка нефти
Ректификация – разделение смесей,
основанное на неоднократном испарении жидкостей
и конденсации паров.
При атмосферной перегонке нефть разделяется на фракции:
- Бензин (С 5 Н 12 – С 11 Н 24) автомобильное и авиационное топливо
- Лигроин (С 8 Н 18 – С 14 Н 30) горючее для тракторов
- Керосин (С 12 Н 26 – С 18 Н 38) топливо для реактивных двигателей
- Газойль (С 18 Н 38 – С 24 Н 50) дизельное топливо
- Мазут (С 20 Н 42 – С 40 Н 82) топливо для котельных
При атмосферной перегонке нефти выход бензина всего 20%
Поэтому мазут подвергается перегонке под низким давлением.
Продукты вакуумной перегонки:
- Соляровое масло, дизельное топливо
- Смазочные масла (веретенное, для смазки -цилиндровое, трансформаторное, машинное и т.д.)
- Парафин - изготовление свечей, как изолятор, для пропитки карандашей и спичек, в медицине (парафинотерапия)
- Вазелин - косметика, медицина
- Гудрон (асфальт) - покрытие дорог
Риформинг нефти
Риформинг (от англ. Reforming – переделывать, улучшать) - изменение структуры молекул или их объединение в более крупные.
Так низкокачественные бензиновые фракции превращаются в высококачественные. Также получают сырье для нефтехимической промышленности (90% всех органических соединений)
Октановое число бензина
Качество бензина определяется его детонационной устойчивостью, т. е. способностью выдерживать при высоких температурах сильное сжатие в цилиндре двигателя без самопроизвольного возгорания
В двигателях внутреннего сгорания воспламенение горючего происходит от запальной свечи, дающей искру в момент наибольшего сжатия поршнем смеси газов (рис. 30). Однако при сжатии смеси паров бензина и воздуха углеводороды нормального строения образуют вещества, вызывающие преждевременное воспламенение, что приводит к быстрому износу двигателя. Это явление называют детонацией
Цетановое число дизельного топлива
В отличие от двигателя внутреннего сгорания, в дизельных двигателях отсутствует свеча зажигания, так как смесь дизельного топлива с воздухом воспламеняется только в результате сжатия
Цетановое число - характеристика воспламеняемости дизельного топлива, определяющая период задержки горения рабочей смеси (т.е. свежего заряда) (промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала его горения). Оптимальную работу стандартных двигателей обеспечивают дизельные
топлива с цетановым числом 40-55
«Сжигать нефть, все равно, что топить печку ассигнациями.» Менделеев Дмитрий Иванович
- http:// oils.himdetail.ru/oil.php
- http:// www.ngfr.ru/ngd.html?neft21
- http:// base.safework.ru/iloenc?doc&nd=857200393&nh=1&spack=000loglength=0
