Владимир Хомутко
Время на чтение: 4 минуты
А А
Состав и свойства полезного ископаемого нефть
В настоящее время нефть, также, как и природный газ, является одним из самых важных для мировой экономики полезных ископаемых. Она служит сырьем для производства целого ряда необходимых продуктов, выпускаемых предприятиями нефтепереработки и нефтехимии. Поскольку большинство нефтей имеют темный цвет, а также за важность этого ресурса для всей планеты нефть называют «черным золотом».
Краткое описание
Это полезное ископаемое залегает в виде смеси жидких веществ и газа в толще земных пород на значительной глубине (чаще всего от одного до трех километров, но бывает и глубже).
По мере своего приближение к земной поверхности это вещество может превращаться в густую мальту, полутвердый асфальт и в прочие природные материалы (например, в битуминозный песок).
По своему химическому составу и способу происхождения нефть похожа на такие вещества, как природные горючие газы, озокериты и асфальты.
Специалисты называют все полезные ископаемые, обладающие способностью к горению, одним термином – петролиты.
Петролиты, в свою очередь, входят в более широкую группу, называемую каустобиолитами, которые представляют собой горючие биогенные минералы. К каустобилитам, кроме петролитов, относятся также сланцы, торф, бурый и каменный уголь и залежи антрацитового угля.
Значимость нефти
В настоящие время 48 процентов энергоресурсов, потребляемых в мировой экономике, приходится на нефть – полезное ископаемое углеводородной структуры.
Этот факт доказан специалистами и не вызывает никаких сомнений. Нефть является источником множества необходимых продуктов и химических веществ, которые используются в самых разных отраслях промышленности.
Из нефти делают моторные и котельные топлива, смазочные материалы, полимерные волокна, пластмассы, растворители, красители и много другое.
Однако, это полезное ископаемое (впрочем, как и природный газ) – так называемый невозобновляемый ресурс, и рост мирового нефтепотребления, вызывающий повышение цены наряду с истощением существующих месторождений заставляет мировое сообщество искать альтернативные источники энергии. Запасы этого сырья вырабатываются быстро, а на их создание у природы уходят миллионы лет.
Нефть выглядит как жидкое вещество, цвет которого варьируется от светлого (почти прозрачного) до темно-коричневого (почти черного). Бывает желтая и зеленая нефть.
Среднее значение молекулярной массы этого вещества находится в пределах от 220-ти до 300 грамм/моль, хотя у некоторых видов нефтей это показатель достигает значения от 450-ти до 470-ти грамм/моль.
Если говорить о таком важном физическом параметре, как плотность, то она у этого вещества находится в диапазоне от 0,65-ти до 1,05 грамм на кубический сантиметр. Большая часть этого углеводорода имеет плотность на уровне от 0,82-х до 0,95-ти грамм/см³.
По значению этого параметра нефти делятся на:
- легкие (плотность – меньше 0,83 грамм/см³;
- средние (от 0,831 до 0,86 грамм/см³;
- тяжелые (более 0,86-ти грамм на кубический сантиметр).
В этом полезном ископаемом содержится широкий спектр разных веществ (в основном – соединений углерода и водорода), вследствие чего нефть характеризуется не по значению собственной температуры кипения, а по начальному значению этого показателя у входящих в её состав углеводородов. Для легких марок нефти это значение обычно составляет чуть более 28-ми градусов Цельсия, а у тяжелых может быть больше 100 градусов.
Если говорить о , то она варьируется в достаточно широком диапазоне – от 1,98-ми до 265,9 мм²/с. Этот параметр зависит от фракционного состава и температуры этого вещества. Зависимость такова – чем больше в нефти легких углеводородов и чем выше температура, тем ниже значение её вязкости. Кроме того, большое влияние на этот показатель оказывает содержание в нефти смолисто-асфальтеновых компонентов. Чем их больше – тем вязкость выше.
Удельная теплоемкость этой углеводородной смеси находится в пределах от 1,7 до 2,1 кДж/(кг∙К). Удельная теплота сгорания – достаточно невелика – 43,7 – 46,2 МДж/килограмм. Диэлектрическая проницаемость находится в диапазоне от двух до двух с половиной.
Нефть – это легковоспламеняющаяся жидкость.
Она может вспыхивать при температурах от минус 35-ти до плюс 120-ти градусов Цельсия. Это показатель напрямую зависит от газонасыщенности сырья и от его фракционного состава.
Нефть в естественных условиях в воде не растворяется, но может образовывать с ней достаточно стойкие эмульсии.
Растворителями нефти являются определенные вещества, которые относятся к органическим растворителям.
Чтобы разделить водонефтяную эмульсию на воду и собственно нефть, используются специальные отстойники и другие технологические процессы. Кроме того, добытое сырье на промыслах подвергают обессоливанию и, в случае необходимости, обессериванию.
Нефть – это природный ресурс, который является углеводородной смесью с различными примесями, к которым относятся сера, азот, кислородные соединения и менее одного процента металлов. Углеводородные соединения занимают от 80-ти до 90 процентов общей массы этого продукта.
Сернистые соединения – в среднем от 0,1 до 6-ти процентов. Соединения на основе азото и на основе кислорода обычно занимают менее одного процента. Металлы – в основном никель и ванадий. Кроме того, в сырой нефти содержится вода и растворенные в ней газы.
Если рассматривать углеводородную структуру этого вещества, то в ней преобладают парафины (как правило, от 30 до 35 процентов, хотя бывает и 50) нафтены (от 25-ти до 75-ти процентов). Углеводороды ароматической группы занимают от 10-ти до 20-ти процентов, в редких случаях – до 35-ти.
Химический состав этого полезного ископаемого сильно влияет на качественные характеристики нефтяного сырья. К примеру, высокое содержание легких фракций значительно облегчает процесс переработки, а наличие тяжелых фракций, наоборот, затрудняет этот процесс.
Кроме того, чем больше в нефти серы, тем она хуже. Помимо того, что сера и её соединения крайне негативно воздействую на экологию окружающей среды, так они ещё и обладают повышенной коррозионной агрессивностью, что отрицательно влияет на срок службы металлических изделий (например, поршней автомобильного двигателя).
Также этот природный энергоноситель делится по критерию преимущественного класса содержащихся в нем углеводородных соединений.
Если один из таких классов представлен в составе продукта долей более 25-ти процентов, то говорят о смешанных нефтях, классификация которых такова:
- нафтено-метановая нефть;
- метано-нафтеновая;
- нафтено-ароматическая;
- ароматическо-нафтеновая;
- метано-ароматическая;
- ароматическо-метановая.
Такая классификация говорит о том, что содержание первого компонента составляет больше 25-ти процентов, а второго – более половины.
Для практического использования сырая нефть непригодна. Чтобы получить практически применимые продукты, нефть разделяется на фракции (прямая перегонка в ректификационных атмосферных или вакуумных установках), а затем доводят полученные продукты до необходимых товарных кондиций (вторичная нефтепереработка путем крекинга, риформинга и других каталитических процессов). Кроме того, получаемые с помощью переработки нефтепродукты служат сырьем для нефтяной химической промышленности.
Нефть - это полезное ископаемое, которое имеет большое значение в хозяйственной деятельности человека. Основное ее предназначение - производство горюче-смазочных материалов, однако на основе нефти и ее компонентов изготавливают огромное количество разных предметов. За свой темный цвет и большую значимость в мировой экономике нефть была прозвана «черным золотом».
Общая характеристика
Нефть - это полезное ископаемое, которое представляет собой маслянистую жидкость. Чаще всего это горючее вещество имеет темный, почти черный цвет, но в природе встречаются и другие оттенки: коричневый, желтый, зеленый, вишневый, и даже прозрачный. Такое разнообразие окраски нефти является в пределах нормы, и зависит от региона добычи ископаемого.
По своему химическому составу нефть представляет собой сложную смесь углеводородов. Но, помимо этих веществ, в состав входит множество других соединений в небольших концентрациях: азот, сера, металлы, минеральные соли, вода. В зависимости от состава примесей запах нефти также может быть самым разным, от ненавязчивого до очень тяжелого, токсического.
Рис. 1. Нефть.
Залежи нефти располагаются глубоко под землей. Иногда месторождения находятся на глубине несколько десятков метров, но, порой, эта цифра может достигать 5-6 км. Чаще всего наибольшее количество залежей нефти находится на глубине 2-3км.
Самый главный показатель качества нефти - ее плотность. От данного свойства нефти зависит ее стоимость: чем легче это ископаемое, тем выше оно ценится. Нефть остается самым главным топливным природным сырьем во всем мире, и его доля в энергобалансе составляет почти 50%.
Добыча и применение нефти
Добыча нефти из недр земли - сложный технологический процесс, состоящий из множества этапов.
ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой
Выделяют 3 способа добычи горючего ископаемого:
- Первичный . Нефть способна фонтанировать из-под земли под естественным давлением. Для этого используют станки-качалки и насосы. Так добывают 15% нефти во всем мире.
- Вторичный . Когда естественного давления становится недостаточно, в пласт закачивают воздух, углекислый газ или воду. В этом случае эффективность добычи нефти увеличивается в несколько раз.
- Третичный . Используют в случае, когда вторичный метод становится неэффективным. В пласт закачивают водяной пар или же нагревают нефть до разжиженного состояния, чтобы было легче ее выкачать.
Рис. 2. Добыча нефти.
Добытую нефть очищают от воды, газов, примесей, после чего транспортируют на нефтеперерабатывающие заводы, где в результате сложных процессов получают необходимую продукцию.
Наши предки начали использовать нефть еще в глубокой древности. Так, при строительстве стен Вавилона были использованы битум и асфальт. Древнегреческий историк Геродот в своих трудах подробно описал популярный способ добычи нефти. Широко использовалась нефть и в строительных работах на территории Древней Индии.
В настоящее время спектр применения нефтепродуктов невероятно широк. Их используют практически во всех видах промышленности, в автомобилестроении, ракетостроении, строительстве, медицине, сельском хозяйстве.
Добыча
Перед добычей геологам необходимо обнаружить месторождение природного ископаемого. На данном месте начинается постройка нефтедобывающих сооружений, которые призваны помочь человеку добыть нефть. Данные постройки могут располагаться как не земле, так и на воде, они немного различаются по конструкции, но принцип действия у обоих вышек одинаковы. Часто новые месторождения нефти обнаруживают во время обследования прибрежных шельфов.
Другое название топлива «черное золото». Такое название оно получило благодаря собственной значимости в мировой экономике, в том числе и в экономике Российской Федерации. Она является одним из главных поставщиков нефти на мировой рынок. Самые богатые залежи нефти обнаруживаются на Урале, на территории Сибири и н Дальнем Востоке.
Также большие залежи находятся в Ираке, Иране и на территории Саудовской Аравии. Экономика и внешние отношения всех этих стран строится исключительно на продаже нефти в другие страны.
Использование
Нефть в первоначальном виде, по-другому сырая нефть, обычно не применяется на производстве. В переработанном виде получается бензин или другое топливо, такое как керосин. Из топлива получают мазут, а также все виды пластика, в том числе и пластиковую упаковку, и пакеты.
Именно благодаря природному ископаемому по всей планете не прекращается движение автомобильного и другого транспорта, а в современной жизни большая часть атрибутов изготавливается исключительно из нефтепродуктов, например, это корпусы компьютеров и различной техники, а также пластиковые окна и контейнеры.
Все нефтепродукты изготавливаются по различным технологиям и методикам, поэтому их цена значительно различается. При этом переработка готовых материалов приносит вред окружающей среде, а сжигание выкидывает в воздух ядовитые газы, способные отравить все живое.
Запасы
Все запасы природных ископаемых могут заканчиваться. Сейчас люди занимаются разработкой двигателей, которые должны работать без использования данного топлива, а использовать электричество или природную энергию. Но на данный момент все это является экспериментами, а мировая экономика полностью базируется на использовании нефти, как природного ископаемого и главным фактором жизни множества государств, которые живут за счет продажи нефти.
- Чувства человека - сообщение доклад
Чтобы понять, что такое чувства. Нужно уметь их классифицировать и отличать от эмоций. Когда человек понимает, что такое чувства, ему легче ими управлять и контролировать.
- Жизнь и творчество Виктора Драгунского
Виктор Юзефович Драгунский – популярный советский писатель. Известен прежде всего по книгам серии «Денискины рассказы».
- Отто фон Бисмарк - доклад сообщение
Отто Эдуард Леопольд фон Бисмарк (01.04.1815 – 30.07.1898) был премьер-министром Королевства Пруссии с 1862 по 1890 годы; объединил Германию в империю в ходе нескольких войн и стал ее первым канцлером
- Писатель Юрий Бондарев. Жизнь и творчество
Юрий Васильевич Бондарев (1924 года рождения) является одним из известных советских писателей, чьи произведения характеризуются жанром социалистического реализма.
- Джаз - сообщение доклад по музыке 3, 6 класс
В современном мире существует большое количество жанров музыки. Некоторые из них совсем новые, а другие радуют человечество уже много лет. Одним из популярных и любимых направлений в музыке является джаз.
Нефть - один из представителей класса жидких полезных ископаемых (помимо нее в него входит еще артезианская вода). Свое название она получила от персидского «нефт». Вместе с озокеритом и природным газом образует группу полезных ископаемых, называемых петролиты.
ЧТО ТАКОЕ НЕФТЬ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ФИЗИКИ И ХИМИИ
Это жирная, маслянистая субстанция, цвет и плотность которой варьируется в зависимости от места добычи. Она может быть ярко зеленая или вишнево-красная, желтая, коричневая, черная, а в редких случаях - бесцветная. Текучесть нефти тоже сильно различается: одна будет как вода, другая - вязкой. Но что роднит между собой столь разные по физическим свойствам вещества, так это их химический состав, который всегда представляет собой сложную смесь углеводородов. За прочие свойства отвечают примеси - серы, азота и других соединений, из которых запах зависит преимущественно от наличия ароматических углеводородов и соединений серы.
Название главной составляющей нефти - «углеводороды» исчерпывающе говорит о ее составе. Это вещества, состоящие из атомов углерода и водорода, чья общая формула записывается как СхНу. Простейшим представителем этого ряда является метан CH4, присутствующий в любой нефти.
Элементарный состав среднестатистической нефти можно представить в процентном виде:
- 84 % углерода
- 14 % водорода
- 1-3 % серы
- <1 % кислорода
- <1 % металлов
- <1 % солей
ОСОБЕННОСТИ ЗАЛЕГАНИЯ НЕФТИ И ГАЗА
Нефть и газ обычно попутчики, то есть их находят вместе, но так бывает только при глубине залегания от 1 до 6 километров. Большинство месторождений находится именно в этом диапазоне, причем сочетания нефти и газа бывают разные. Если же глубина залегания меньше километра, то там находят одну нефть, а свыше 6 километров - только газ.
Пласт, где найдена нефть, называется коллектором. Обычно это пористые горные породы, которые можно уподобить твердой губке, которая набирает и удерживает нефть, газ, а также иные подвижные флюиды (к примеру, воду). Другим обязательным условием скопления нефти является наличие пласта-крышки, который препятствует дальнейшему движению флюида, из-за чего тот оказывается заперт в ловушке. Геологи ищут такие ловушки, которые потом зовутся месторождениями, но это не совсем верное название. Потому что нефть или газ зародились гораздо ниже, в слоях, находящихся под большим давлением. В верхние слои они попадают из-за того, что, будучи флюидами легкими, стремятся вверх. Их буквально выдавливает к поверхности земли.
ГДЕ И КОГДА ЗАРОДИЛАСЬ НЕФТЬ
Чтобы понять механизм образования нефти, нужно перенестись мысленно на миллионы лет назад. Согласно биогенной теории (она же - теория органического происхождения), начиная с каменноугольного периода (350 миллионов лет до н.э.) и вплоть до середины палеогена (50 млн. лет до н.э.) многочисленные области мелководья становились местами скопления останков органической жизни - погибающие микроорганизмы и водоросли падали на дно, образуя придонные слои органики. Очень медленно эти слои закрывались другими, неорганическими - наносами песка, к примеру, и опускались все ниже и ниже. Давление увеличивалось, закрывающие слои отвердевали, доступа кислорода к органике не было. Во тьме под действием давления и температуры происходила трансформация останков в простые углеводороды, часть из которых становилась газообразной, часть - жидкой и твердой.
Как только флюидам предоставлялась возможность вырваться из родительского пласта, они устремлялись вверх до тех пор, пока не оказывались в ловушке. Правда, подъем тоже занимал много времени. В ловушках флюиды обычно распределены следующим образом: сверху газ, потом нефть, а в самом низу - вода. Это связано с плотностью каждого из них. Если же на пути флюидов не встретилось непроницаемого пласта, они оказывались на поверхности, где происходило их разрушение и рассеяние. Естественные выходы нефти на поверхность обычно представляют собой озерца густой мальты и полужидкого асфальта, либо же она пропитывает песок, образуя так называемые битуминозные пески.
ЧЕЛОВЕЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ НЕФТИ
Выход нефти на поверхность не мог не привлечь внимания древнего человека. О самых ранних этапах знакомства практически нет сведений, но в период хорошо развитой материальной культуры нефть использовалась в строительстве - об этом говорят данные из Ирака, где найдены свидетельства использования нефти для защиты домов от влаги. В Египте обнаружилась горючесть нефти, и ее использовали для освещения. Кроме того она нашла применение в мумификации и как герметик для лодок.
Будучи редкой, нефть стала ценным товаром уже в древности: вавилоняне торговали ею на Ближнем Востоке. Предполагается, что именно эта торговля породила множество городов и селений. Также не исключено, что нефть использовалась при создании одного из знаменитых «чудес света» - висячих садов Семирамиды. Там она пригодилась в качестве герметика, не пропускающего воду.
Китайцы же были первыми, кто не удовлетворился источниками, выходящими на поверхность. Именно они изобрели бурение скважин, используя для этого полые бамбуковые стволы с металлическим «буром» на конце. Поначалу они искали соленые источники для добычи соли, но потом нашли нефть и газ. С помощью последнего они и выпаривали соль - поджигая его. Об использовании нефти в Китае на тот период данных нет.
Еще одним древнейшим способом применения нефти стало лечение ею кожных заболеваний. О подобной практике у жителей Апшеронского полуострова говорится в заметках Марко Поло.
Впервые нефть на Руси упоминается только в XV веке. Историки нашли упоминания о сборе сырой нефти на реке Ухта, где она образовывала пленку на поверхности воды. Там ее собирали и делали из нее лекарство или источник света - обычно это была пропитка для факелов.
Новое применение нефти было найдено только в XIX веке, когда была изобретена керосиновая лампа. Ее разработал польский химик Игнатий Лукасевич. Не исключено, что он же был и изобретателем способа извлечения керосина из нефти. За несколько лет до того канадец Абрахам Геснер придумал способ получения керосина из угля, но получении из нефти оказалось более выгодным.
Керосин активно использовался для освещения, поэтому спрос на него рос постоянно. Поэтому нужно было решать вопрос ее добычи. Начало нефтедобывающей промышленности было положено в 1847 году в Баку, где была пробурена первая скважина, давшая нефть. Вскоре скважин стал так много, что Баку прозвали Черным городом.
Но те скважины еще бурились вручную. Первая же скважина, пробуренная паровой машиной, приводившей в движение буровой станок, появилась в России в 1864 году в Кубанской области. Два года спустя на Кудакинском месторождении закончили механическое бурение еще одной скважины.
В мире же начало промышленной нефтедобычи было положено в 1859 году Эдвином Дрейком, который 27 августа этого года пробурил первую в США нефтяную скважину - она имела глубину 21,2 метра и находилась в городке Тайтусвиль в штате Пенсильвания, где и раньше при бурении артезианских скважин часто находили нефть.
Бурение нефтяных скважин резко удешевило добычу нефти и привело к тому, что в скором времени этот продукт стал важнейшим для современной цивилизации. Одновременно это стало началом развития нефтяной отрасли.
ПРИМЕНЕНИЕ НЕФТИ
В настоящее время мы уже не используем нефть в чистом виде. Однако существует множество продуктов ее переработки, без которых немыслим наш мир. После первой перегонки получается пять видов топлива:
- авиационный и автомобильный бензин
- керосин
- ракетное топливо
- дизельное топливо
- мазут
Фракция мазута - источник еще одного ряда продуктов дальнейшей перегонки:
- битум
- парафин
- масла
- котельное топливо
Дальнейшая судьба битума - соединение его с гравием и песком для получения асфальта. Еще один продукт нефти, который тоже используется для дорожных работ - это гудрон, представляющий собой концентрат остатков нефти после ее перегонки. Другой остаток, нефтяной кокс, используется при изготовлении ферросплавов и электродов.
Химическая промышленность использует простейшие углеводороды в качестве сырья для реакций, которые изменяют формулу соединений. В результате получаются пластмассы, резины, ткани, удобрения, красители, полиэтилен и полипропилен, а также множество средств бытовой химии.
Реферат на тему
“Нефть”.
Нефть -масляная горючая жидкость обычно темного цвета со своеобразным запахом ; она немного легче воды и в ней не растворяется.
То что нефть в основном состоит из углеводородов можно легко подтвердить на следующем опыте. Поставим пробирку с нефтью на огонь предварительно прикрепив к ней трубку с отверстиями для входа и выхода газа. К концу трубки закрепим еще одну пробирку. Нагрев пробирку с нефтью можно заметить что перегоняется она не при определенной температуре, как индивидуальные вещества, а в широком интервале температур. Сначала при умеренном нагревании перегоняются преимущественно вещества с большей молекулярной массой. Состав нефти неоднороден. Обычно все они содержат 3 вида углеводородов : парафины(обычно нормального строения), циклопарафины (нафтены) и ароматические, хотя соотношения этих углеводородов бывают разные. Например нефть Мангышлака богата предельными углеводородами, в районе Баку -циклопарафинами, с острова Борнео богата ароматическими углеводородами.
Все нефти при простой перегонке разделяются на фракции :
1) Газовая фракция ( t кипения до 40 ° C ) содержит нормальные и разветвленные алканы до C 5 .
2) Бензин (газолин) ( t ° кипения 40-180 ° C) содержит до 20% от общего состава. Углеводороды- C 6 -C 10 .
3) Керосин ( t ° кипения 180-230 ° C) -содержит углеводороды C 11 -С 12 В основном используется в качестве топлива.
4) Легкий газойль( t ° 230-305 ° C ) -легкое дизельное топливо, в состав входят C 13 -C 17 . Используют как дизельное топливо.
5) Тяжелый газойль и легкий дистиллят. ( t ° кипения 305-405 ° С). С 18 -С 25 .
6) Смазочные масла( t ° кипения 405-515 ° C) . Содержат углеводороды C 26 -C 38 , Из которых наиболее известен вазелин.
7) Остаток после перегонки называют асфальтом или гудроном.
Помимо углеводородов нефть содержит около 10% сернистых, азотистых, и кислородсодержащих соединений.
Самое распространенное топливо на сегодняшний день -Бензин. Он применяется в качестве горючего для автомашин и самолетов с поршневыми двигателями. Он используется также как растворитель масел, каучука, для очистки тканей и т.д.
Лигроин является горючим для тракторов.
Керосин -горючее для тракторов, реактивных самолетов и ракет.
Газойль используется в качестве горючего для дизелей.
После отгонки из нефти светлых продуктов остается вязкая черная жидкость -мазут. Из него путем дополнительной перегонки получают смазочные масла : автотракторные, авиационные, дизельные и др. Кроме переработки на смазочные масла мазут подвергается химической переработки на бензин, а также используется как жидкое топливо в котельных установках. Из некоторых сортов нефти выделяют смесь твердых углеводородов -парафин ; смешивая твердые и жидкие углеводороды получают вазелин.
Одной из самых важных характеристик бензина является детонация. Детонация -это взрывное сгорание бензина. Наименьшей стойкостью к детонации обладают парафины нормального строения. Углеводороды разветвленные, а также непредельные и ароматические более устойчивы к детонации ; они допускают более сильное сжатие горючей смеси и, следовательно, позволяют конструировать более мощные двигатели.
Для количественной характеристики детонационной стойкости бензинов выработана октановая школа. Каждый углеводород и каждый сорт бензина характеризуется определенным октановым числом. Октановое число изооктана (2,2,4 -триметилпентана), обладающего высокой детонационной стойкостью принято за 100. Октановое число н -гептан, чрезвычайно легко детонирующего, принято за 0. Если говорят, что бензин имеет октановое число 76, то это значит, что он допускает такое же сжатие в цилиндре без детонации, как смесь из 76% изооктана и 24% гептана.
Бензины извлекаемые из нефти, имеют сравнительно низкие октановые числа. Применяя специальные способы переработки получают бензины с более высокими октановыми числами.
