Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Хімія - Золота колекція рефератів - 2018

НАФТА — БЕЗЦІННЕ ДЖЕРЕЛО СИРОВИНИ

ВСТУП

Нафта є одним з головних джерел сировини для виробництва синтетичних органічних сполук. Переваги нафти перед двома іншими джерелами сировини й енергії — кам’яним вугіллям і рослинними речовинами — полягають у тому, що в нафті споконвічно присутній водень і її легко транспортувати. Крім того, кількість синтетичних продуктів, одержуваних з нафти, у багато разів перевищує кількість речовин, що видобуваються з вугілля, і рослинних речовин.

Сьогодні особливо гостро стоїть проблема дефіциту сировини — видобуток нафти здійснюється в таких масштабах, що за найоптимістичнішими прогнозами вчених її запасів вистачить не більше ніж на сто років. Тому використання кожної краплі видобутої нафти має бути максимально повним і доцільним.

ХІМІЧНИЙ СКЛАД НАФТИ

Основними компонентами нафти є граничні вуглеводні (парафіни), нафтени (циклопарафіни) й ароматичні вуглеводні.

Склад нафти дозволяє розділити н на три основні типи: нафти метанової, нафтенової й ароматичної основи. Зрозуміло, всі три типи сполук присутні в нафті, але кількість якоїсь однієї з них завжди переважає. Це і є основним критерієм для класифікації нафти.

Основними елементами в складі нафти є Карбон і Гідроген. Кількість Карбону коливається в межах 83-87 %; практично всю іншу кількість складає Гідроген (12-14 %). З інших елементів, що складають нафту, слід назвати Сульфур, Нітроген і Оксиген.

Уміст Сульфуру в різних типах нафти може коливатися від тисячних часток відсотка до 6-8 %. Зі всіх гетероатомів Сульфур відіграє найважливішу роль, оскільки його кількість значно перевищує кількість Нітрогену й Оксигену в нафті. Сульфуру завжди приділяється особлива увага, оскільки якість продуктів нафтопереробки багато в чому залежить від сірчистих сполук, що утворюються в ході різних процесів.

Уміст Нітрогену в нафті зазвичай не перевищує 2 %; Оксиген міститься в кількості 0,05-4 %.

Якщо розглянути сполуки, що складають нафту, то виявиться, що основну масу нафти складають вуглеводні трьох гомологічних рядів: алкани, циклоалкани й арени. Найменше в нафті неграничних вуглеводнів (алкени, алкадини), їхня присутність зафіксована тільки в рідких випадках.

ОСНОВНІ СТАДІЇ ПОДІЛУ НАФТИ

Першим етапом поділу нафти є перегонка. На цьому етапі стає можливим відокремити кілька основних фракцій.

Фракції

Ткип., °С

Бензин

Гас

Газойль

Мастила

Мазут

Гудрон

20-200

75-275

200-400

300 і більше (у вакуумі)

-

-

Спрощена схема такої перегонки має вигляд, представлений на малюнку.

Описание: D:\Документи деканату\моя\ЖЕНЯ\2018\січень\2\media\image82.jpeg

Перша стадія перегонки полягає у видаленні з нафти пропану, етану, метану й частини бутанів. Якщо нього не зробити, у бензину, отриманого з такої нафти, буде занадто високий тиск нари. Цю стадію називають стабілізацією. У результаті одержують рідкий дистилят, у складі я кого знаходяться ізомери пентану й легших вуглеводнів. Стабілізацію нафти проводять при нормальній температурі й тиску 3-5 атм.

Подальшу перегонку проводять при атмосферному тиску. Її мета — відокремити фракції, здатні кипіти й відганятися. У результаті цього одержують ряд висококиплячих фракцій і важких неперегінних залишків (див. малюнок).

Зі всіх граничних вуглеводнів найлегше відганяються парафіни (до пентанів включно). Далі процес протікає складніше, оскільки у вуглеводнів із шістьма й більше атомами карбону різко збільшується кількість структурних ізомерів. Крім цього, поділ ускладнюється присутністю в суміші циклопарафінів і ароматичних вуглеводнів. В остаточному підсумку виявляється, що вуглеводні складної хімічної будови доцільніше синтезувати з простих сполук, ніж одержувати з нафти.

ОСНОВНІ ПРОДУКТИ НАФТОПЕРЕРОБКИ

Головним продуктом переробки нафти є парафін. Це суміш вуглеводнів, температура плавлення яких перевищує 34 °С. Узагалі, нафта є джерелом парафінів трьох видів — твердий парафін, нафтовий церезин і петролатум. Парафіни нафти являють собою граничні вуглеводні. Розглянемо кожний з них.

До складу твердого парафіну входять тверді вуглеводні, що мають 18-25 атомів карбону. Зазвичай температура плавлення твердого парафіну не перевищує 60 °С.

Нафтові церезини — тверді речовини з порівняно невисокою температурою плавлення (tпл. =70-95 °С). Виділяють їх з важких мазутів. Припускають, що тверді нафтові церезини є насиченими вуглеводнями з розгалуженими

ланцюгами. Це випливає з в’язкості розчинів і досить доброї розчинності цих сполук.

Одержання петролатуму здійснюється з важкого мазуту. Складається він з розгалужених вуглеводнів, однак на відміну від нафтових церезинів вуглеводні петролатуму мають більш розгалужені ланцюги.

ЗВІДКИ БЕРЕТЬСЯ НАФТА?

Нафта є не просто джерелом енергії — зараз це мірило багатства й впливу держави. Тому вчені багатьох країн докладно вивчають найважливіше питання — за яких умов відбувається утворення нафти і які вимоги пред’являє цей процес? Дотепер на ці питання немає відповіді, але можна точно сказати — тільки-но кому-небудь вона стане відома, людство попрощається з проблемою виснаження природних ресурсів нафти. Це звучить неймовірно, але нафту можна буде створювати штучно, і вона нічим не відрізнятиметься від природного аналога.

Людство знає кілька теорій появи нафти. Кожна з них має потужне обгрунтування й право на існування, але теорії, що пояснила б всі процеси без винятку, досі немає.

Перша гіпотеза про походження нафти належить геніальному російському вченому М. В. Ломоносову. Ще в XVIII ст. цей видатний дослідник припустив, що нафта є результатом перетворень похованих відкладень торфу. Згодом на базі теорії Ломоносова намітився теоретичний напрямок, умовно названий органічним. Його прихильники твердо переконані в тому, що нафта утворюється шляхом перетворення органічних речовин. Прихильники неорганічного напрямку стверджують, що нафта утворюється в результаті реакцій між неорганічними сполуками.

Сьогодні прихильники неорганічного напрямку в теоріях походження нафти перебувають у меншості. Однак ці теорії цікаві і їх слід роздивитися докладніше.

Уперше про неорганічне походження нафти заговорив Д. І. Менделєєв 1877 р. Ним була висунута карбідна гіпотеза, відповідно до якої вуглеводні нафти синтезуються в природних умовах з карбідів металів у результаті їхніх реакцій з водою й кислотами.

Космічна гіпотеза Соколова (1892) і вулканічна гіпотеза Коста (1902) були з ентузіазмом сприйняті сучасниками, однак до 30-40-х рр. XX ст. в них виявили стільки недоліків і неточностей, що вони були відкинуті.

Ідея органічного походження нафти знайшла величезну кількість підтверджень, тому більшість дослідників є її прихильниками. При цьому деякі з них упевнені, що в створенні нафти беруть участь деякі мікроорганізми. Це питання зараз всебічно досліджується.

Однією з базових теорій цього напрямку є теорія осадово-міграційного походження нафти, висунута в 70-х рр. XX ст. радянським ученим Вассоєвичем. Вассоєвич припустив, що в осадових гірських породах похована багата на вуглець неорганічна речовина, що і є основним джерелом нафти. Походження цієї речовини Вассоєвич пояснив так.

Відмерлий зоо- і фітопланктон солоних водойм випадає в осад. До нього приєднуються залишки більш високоорганізованої живої матерії. У результаті утворюється досить тонка суміш органічного матеріалу й мінеральної маси. Накопичуючись на дні водойми й поступово опускаючись дедалі глибше в надра землі, суміш утворює численні дрібні вкраплення органічної речовини в осадові гірські породи. Окремі компоненти органічної речовини згодом утворюють окремі фракції нафти, які змішуються під тиском нових шарів осадових порід.

На думку Вассоєвича, утворення компонентів нафти відбувається в два етапи. На першому (більш ранньому) етапі утворюються вуглеводні й кисневмісні сполуки. Ці процеси протікають у результаті життєдіяльності мікроорганізмів, що населяють придонну частину водойм. Процеси цього етапу протікають при невеликих температурах і можуть супроводжуватися полімеризацією негранич- них сполук і деяких кисневмісних сполук із утворенням нерозчинних речовин.

Однак у міру занурення осаду бактеріальні процеси змінюються високотемпературними, у яких важливу каталітичну дію виконують багато мінералів.

Реакції цього етапу характеризуються утворенням газоподібних продуктів — метану, оксиду карбону(ІІ), парів води й т. д., а також інтенсивним утворенням граничних вуглеводнів.

Процеси утворення нафти поступово припиняються, у міру того як витрачається та частина органічної речовини, з якої можливо генерувати компоненти нафти.

Теорія Вассоєвича також пояснює той факт, що в природі зустрічаються нафти різних типів. Відповідно до теорії, склад нафти залежить від складу вихідної органічної речовини, геохімічних умов процесу утворення нафти, а також від впливу біохімічних, хімічних і фізичних процесів, що відбуваються в нафтових покладах із часом.

Теорія Вассоєвича сьогодні є основною теорією появи нафти, однак це не означає, що вона не потребує доробки. Існує ще безліч питань, для яких потрібні додаткові дослідження, і вчені майбутнього ще мають пролити світло на багато таємниць цього дивного процесу.









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.