Теоретический материал для учеников 10 клас

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА:

Нефть- природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводородов и некоторых органических соединений. По цвету нефть бывает красно-коричневого, иногда почти чёрного цвета, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная нефть, имеет специфический запах, распространена в осадочных породах Земли. Сегодня нефть является одним из важнейших для человечества полезных ископаемых.

Происхождение

Нефтеобразование - стадийный, весьма длительный (обычно 50-350 млн лет) процесс, начинающийся ещё в живом веществе. Выделяется ряд стадий:

Осадконакопление - во время которого остатки живых организмов выпадают на дно водных бассейнов;

биохимическая - процессы уплотнения, обезвоживания и биохимические процессы в условиях ограниченного доступа кислорода;

протокатагенез - опускание пласта органических остатков на глубину до 1,5 - 2 км, при медленном подъёме температуры и давления;

Физические свойства

Нефть - жидкость от светло-коричневого (почти бесцветная) до тёмно-бурого (почти чёрного) цвета (хотя бывают образцы даже изумрудно-зелёной нефти). Средняя молекулярная масса 220-300 г/моль (редко 450-470). Плотность 0,65-1,05 (обычно 0,82-0,95) г/см³; нефть, плотность которой ниже 0,83, называется лёгкой, 0,831-0,860 - средней, выше 0,860 - тяжёлой.

Нефть - легковоспламеняющаяся жидкость; температура вспышки от −35 до +121 °C (зависит от фракционного состава и содержания в ней растворённых газов). Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях не растворима в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии. В технологии для отделения от нефти воды и растворённой в ней соли проводят обезвоживание и обессоливание.

Классификация нефти по углеводородному составу

Класс углеводородов, по которому нефти даётся наименование, должны присутствовать в количестве более 50 %. Если присутствуют углеводороды также и других классов и один из классов составляет не менее 25 %, выделяют смешанные типы нефти: метано-нафтеновые, нафтено-метановые, ароматическо-нафтеновые, нафтено-ароматические, ароматическо-метановые и метано-ароматические; в них первого компонента содержится более 25 %, второго - более 50 %.

Растворители нефти

По способности растворяться в органических жидкостях, в том числе в:

сероуглероде

хлороформе

спиртобензольной

Применение

Сырая нефть непосредственно почти не применяется. Для получения из неё технически ценных продуктов, главным образом моторных топлив, растворителей, сырья для химической промышленности, её подвергают переработке. Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом балансе: доля её в общем потреблении энергоресурсов составляет 48 %. В перспективе эта доля будет уменьшаться вследствие возрастания применения атомной и иных видов энергии, а также увеличения стоимости и уменьшения добычи.

В связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической промышленности, потребность в нефти увеличивается не только с целью повышения выработки топлив и масел, но и как источника ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, моющих средств, пластификаторов, присадок, красителей и др. (более 8 % от объёма мировой добычи). Среди получаемых из нефти исходных веществ для этих производств наибольшее применение нашли: парафиновые углеводороды - метан, этан, пропан, бутаны, пентаны, гексаны, а также высокомолекулярные (10-20 атомов углерода в молекуле); нафтеновые; ароматические углеводороды - бензол, толуол, ксилолы, этилбензол; олефиновые и диолефиновые - этилен, пропилен, бутадиен; ацетилен. Нефть уникальна именно комбинацией качеств: высокая плотность энергии (на тридцать процентов выше, чем у самых качественных углей), нефть легко транспортировать (по сравнению с газом или углём, например), наконец, из нефти легко получить массу вышеупомянутых продуктов. Истощение ресурсов нефти, рост цен на неё и др. причины вызвали интенсивный поиск заменителей жидких топлив.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ НЕФТИ

Соединения сырой нефти - это сложные вещества, состоящие из пяти элементов - C, H, S, O и N, причем содержание этих элементов колеблется в пределах 82-87% углерода, 11-15% водорода, 0,01-6% серы, 0-2% кислорода и 0,01-3% азота.

Циклопарафины составляют важную часть большинства нефтей. Они имеют то же относительное количество атомов углерода и водорода, что и олефины. Циклопарафины (называемые также нафтенами) менее реакционноспособны, чем олефины, но более, чем парафины с открытой углеродной цепью. Часто они представляют собой главную составную часть низкокипящих дистиллятов, таких, как бензин, керосин и лигроин, полученных из сырой нефти.

«НЕФТЬ. Состав и свойства.»

Нефть - горючая маслянистая жидкость красно - коричневого цвета, иногда почти черного цвета.

Физические свойства

Имеет специфический запах.

Легко воспламеняется.

Растворима в органических растворителях.

Не растворима в воде.

Нефть

Нефть - важнейшее полезное ископаемое, настоящая кладовая природы.

Сырая нефть - природная легко воспламеняющаяся жидкость, которая находится в глубоких осадочных отложениях и хорошо известна благодаря ее использованию в качестве топлива и сырья для химического производства.

Нефть добывают и используют с 6-го тысячелетия до н.э. Наиболее древние промыслы известны на берегах Евфрата, в Керчи, в китайской провинции Сычуань. Упоминания о нефти встречаются в трудах древних историков и географов (Геродота, Плутарха, Плиния Старшего).

Но лишь в  столетии нефть стала основным сырьем для производства топлива и множества органических соединений.

Происхождение нефти

Нефть постепенно образовывалась из останков низших животных и растений в толще различных по возрасту осадочных пород. Накопление органического материала для будущей нефти происходило в прибрежной полосе, в зоне борьбы между сушей и морем.

Д. И. Менделеев выдвигал теорию неорганического происхождения - образование нефти на основе карбидов металлов.

Al4C3 + 6H2O = 3CH4 + 4Al(OH)3

Однако в дальнейшем эта теория не получила признания среди химиков.

Химический состав

Нефть - смесь более 1000 разных веществ (правда, большинство из них представлено в ничтожных количествах).

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.

Переработка нефти

Существует несколько способов обработки нефти:

фракционная перегонка

термический крекинг

каталитический крекинг

риформинг

гидрокрекинг

другие процессы

Перегонка нефти

Перегонка осуществляется в особых установках - ректификационных колоннах.

В них поступающая нефть нагревается примерно до 320° С, и разогретые продукты подаются на промежуточные уровни.

В колонне может быть от 30 до 60 расположенных с определенным интервалом поддонов и желобов, на которых и конденсируются продукты перегонки.

Схема современной нефтеперегонной установки

Термический крекинг

Каталитический крекинг

В результате образуются разветвленные

и ароматические углеводороды, что позволяет повысить качество топлива.

Гидрокрекинг

Гидрокрекинг - это процесс превращения парообразной нефти в бензин и реактивное топливо под действием водорода при высоком давлении, повышенной температуре и наличии катализатора (на основе вольфрама, никеля или платины).

«Гидроочистка» - гидрирование дистиллятов при невысоких требованиях к выходам продукции, главным образом для удаления серы из сырья.

Другие процессы переработки нефти

Остальные процессы используются для производства и повышения октанового числа бензина.

К ним относятся:

полимеризация,

алкилирование,

изомеризация.

Полимеризация.

Полимеризация этилена (или пропилена) и бутилена дает жидкий продукт, который кипит в тех же пределах, что и бензин, и имеет октановое число от 80 до 82:

Производство и транспортировка

Нефть, как и газ, транспортируют по трубопроводу:

Продукты нефтепереработки

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 драгоценной жидкости.

Фракции попутного нефтяного газа:

1. Сухой газ - метан, этан (применяют как топливо);

2. Пропан-бутановая смесь (применяют как топливо);

3. Газовый бензин - пентан и выше (применяют как добавка к бензину).

Охрана окружающей среды. Последствия загрязнения нефтью.

птицы

Подсчитано, что в наши дни в воды Мирового океана попадает до 10 млн. т нефти и нефтепродуктов ежегодно. Покрывающие поверхность воды нефтяные пленки нарушают обмен газами, теплом, влагой между гидросферой и атмосферой. В результате нарушаются условия существования планктона и других гидробионтов. В случаях аварий появление «нефтяных островов» вызывает катастрофическую по масштабам гибель водных птиц и многих других животных. Углеводородные компоненты нефти и продуктов ее переработки токсичны для многих беспозвоночных и для рыб, которые ими питаются. К каким губительным последствиям для всего живого приводит загрязнение морей нефтью, показала гибель танкера «Торри Каньон», когда у берегов Корнуэлла погибло более 40 тыс. птиц, на многие километры были испорчены устричные поля и пляжи.

Это была крупнейшая в мире катастрофа с нефтеналивным танкером, приведшая к загрязнению нефтью моря, береговой черты большой протяженности, гибели огромного количества морских птиц.[ ...]

Наиболее яркими и общеизвестными случаями печальных последствий воздействия нефти и нефтепродуктов на окружающую природную среду, является загрязнение вод. Самый тяжелый случай - мощное загрязнение толстым слоем в местах разливов нефти. Это может произойти при авариях танкеров и разрывов на трубопроводах. Жуткие картины утонувших в нефти животных и птиц многократно демонстрировались в средствах массовой информации. В случае если они не гибнут от удушья и не тонут, жить в сильно загрязненном нефтью состоянии они не смогут, из-за затруднения способности двигаться и утраты меховым и перьевым покровом терморегулирующих функций

Атмосфера

загрязнение воды

«Загрязнение нефтью». Эти слова сразу вызывают в сознании картины разбивающихся о подводные рифы груженных нефтью танкеров или фонтаны пылающей нефти, бьющие со дна моря. Такие драматические события действительно происходят, но они являются причиной лишь малой доли тех 2-5 млн. т нефти, которые ежегодно попадают в воды Мирового океана.

Большая часть нефти, загрязняющей моря и океаны, попадает туда не в результате аварий или природных катастроф, а как следствие ординарных операций.

Как нефтепродукты попадают в океан?

Как правило, половина нефти, загрязняющей природные водоемы, - это отработанное масло автомобильных и промышленных двигателей, попадающее в водоемы с промышленными сточными водами и дождевыми потоками. Отсюда нефть и техническое масло попадают в близлежащие природные водоемы.

</<br>