Нефть и нефтепродукты

1.

2.

Цель лекции
1. Рассмотреть исторические сведения, гипотезы
происхождения, состав и свойства нефти.
2. Познакомить со способами получения и
использования продуктов нефтепереработки на
примере химических процессов – крекинга,
реформинга, пиролиза и гидроочистки.
3. Обратить внимание на проблему охраны
окружающей среды от загрязнения нефтью и
нефтепродуктами.

3.

План лекции
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Что такое нефть? (определение нефти)
Исторические сведения
Происхождение нефти
Нахождение в природе
Физические свойства
Состав нефти
Виды нефти
Переработка нефти
Производство и транспортировка
Продукты переработки нефти и их применение
Экологические проблемы, связанные с нефтью

4.

– природный источник
углеводородов, важнейшее
полезное ископаемое,
настоящая кладовая
природы.
Нефть представляет собой
смесь различных
углеводородов (~150)
с примесями других веществ.

5.

6.

Нефть и горючие газы известны человечеству
с древнейших времен.
• Нефть была обнаружена более 500 тыс. лет назад на берегу
Каспийского моря.
• Археологические раскопки показали, что на берегу Евфрата
нефть добывалась еще 6–4 тыс. лет до н. э.
Она использовалась для освещения жилищ, добавлялась в
состав для бальзамирования трупов. Нефтяные битумы
использовались для приготовления строительных растворов и как
смазка.

7.

• В Китае бурение было известно ещё в XVIII в. до нашей эры.
Для ее добычи строились нефтяные колодцы. Китайцы
употребляли нефть для освещения, как лекарство и в военных
целях (китайские воины из “огненных повозок” бросали горшки
с горящей нефтью в ряды врагов).

8.

• Нефть являлась составной частью зажигательного
средства, вошедшего в историю под названием «греческого
огня» - применялась для освещения жилищ.
• Свое название нефть получила от индоевропейского слова
«нафата» – вытекающая.
• В столетии нефть стала основным сырьем для
производства топлива и множества органических соединений.

9.

10.

Неорганическая
(Д.И. Менделеев)
Вода, попадающая в недра Земли по трещинам-разломам
в земной коре, под действием высоких температур и
давлений реагирует с карбидом железа, образуя
углеводороды, которые поднимаются по трещинам породы,
скапливаясь в пустотах – ловушках.
Al4C3 + 6H2O 3CH4 + 4Al(OH)3
Однако в дальнейшем эта теория не получила признания среди химиков.
Органическая
(В.И. Вернадский , И. М. Губкин)
Нефть образовалась из остатков
наземной растительности,
которые сносились реками в водоёмы,
и морского зоо- и фитопланктона.
Губкин
Иван Михайлович
(1871-1939)
Вернадский
Владимир Иванович
(1863-1945)

11.

12.

Залежи нефти находятся в недрах Земли на разной
глубине, где нефть заполняет свободное пространство
между некоторыми породами. Если она находится под
давлением газов, то поднимается по скважине на
поверхность Земли.
По запасам и добыче
нефти наша страна
занимает
одно из ведущих мест
в мире.

13.

14.

Нефть – горючая маслянистая жидкость от светлобурого до чёрного цвета с характерным запахом, легче
воды и практически в ней не растворяется; у неё нет
определённой температуры кипения (смесь различных
углеводородов).

15.

16.

Химический состав
В зависимости от месторождения нефть имеет различный
качественный и количественный состав.
Нефть – смесь более 1000 разных веществ (большинство из них
представлено в ничтожных количествах).
Углеводороды
(79-88%)
Водород
(11-14%)
Кислород, азот
и другие элементы
Сера (0,1-5%)

17.

Классификация
По преобладающему
содержанию
углеводородов
По плотности
Примеры
1. Метановая (алканы)
2. Нафтеновая (циклоалканы)
3. Ароматические (бензол и его
гомологи)
4. Смешанная (смесь алканов,
циклоалканов и ароматических
углеводородов)
1. Лёгкая (p < 0,9 г/см3)
2. Тяжёлая

18.

19.

Существует несколько способов переработки
нефти:
фракционная перегонка
термический крекинг
каталитический крекинг
риформинг
гидрокрекинг
другие процессы

20.

Перегонка нефти
Фракционная перегонка – физический способ
разделения смеси компонентов с различными
температурами кипения.
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.

21.

3
1. Трубчатая печь
2. Ректификационная
колонна
3. Холодильник
tкип. 40-200 ⁰С
tкип. 150-200 ⁰С
tкип. 180-300 ⁰С
tкип. 270-350 ⁰С
Нефть
Пар
.
.
1
Нефть
остаток
.
2
Бензин
Лигроин
Керосин
Газойль
Мазут

22.

Фракции после разгонки сырой нефти
Фракции
Температура
кипения, °С
Бензин (от фр. benzine)
90-200
Лигроин, нафта (происхождение первого
названия неизвестно; слово «нафта»
произошло от перс. «нафт» – «яма»)
150-230
Керосин (от греч. «керос» – «воск»)
180-300
Лёгкий газойль
(от англ. gas oil – «бензиновое масло»)
230-350
Тяжёлый газойль
350-430
Мазут (от араб. «махзу-лат» – «отбросы»)
>430

23.

Крекинг нефтепродуктов
Крекингом называется процесс
расщеплений углеводородов,
содержащихся в нефти, в результате
которого образуются углеводороды
с меньшим числом атомов углерода
в молекуле.

24.

Термический крекинг
Термический крекинг –
сущность крекинга заключается в том, что
при нагревании (470 – 550° С) происходит
расщепление крупных молекул
углеводородов на более мелкие, в том числе
на молекулы, входящие в состав бензина.
Обычно расщепление происходит примерно
в центре углеродной цепи по С—С-связи,
например:
С16Н34 → С8Н18 + С8Н16
С8Н18 → С4Н10 + С4Н8
макет установки для проведения
крекинга
С4Н10 → С2Н6 + С2Н6

25.

Каталитический крекинг
Каталитический крекинг – крекинг углеводородов
под действием катализатора (в его роли выступают
алюмосиликаты – смесь Al2O3 и SiO2) с целью
повысить октановое число.
В результате образуются разветвленные
и ароматические углеводороды, что позволяет
повысить качество топлива.

26.

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.

27.

Пиролиз
Пиролиз – это разложение органических веществ
без доступа воздуха при высокой температуре 700° С и выше.
При пиролизе нефти основными продуктами реакции
являются непредельные газообразные углеводороды этилен, ацетилен и ароматические –
бензол, толуол и другие. Этот процесс часто называют
ароматизацией нефти.

28.

Другие процессы переработки нефти
Остальные процессы используются для
производства и повышения октанового числа
бензина.
К ним относятся:
полимеризация
алкилирование
изомеризация

29.

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:
n

30.

Изомеризация
Это процесс превращения алканов линейного
строения в разветвленные под действием
катализатора (AlCl3):
CH3 CH2 CH2 CH3 CH3 CH CH3
бутан
CH3
изобутан
Алкилирование
В этом процессе изобутан и изобутилен реагируют
под действием катализаторов (H2SO4 или HF)
с образованием изооктана:
C4H10 + C4H8 C8H18

31.

32.

Завод по переработке
нефти
Ректификационная
колонна

33.

Нефть транспортируют:
по трубопроводу, на железнодорожном и
автомобильном транспорте, на танкерах.

34.

Так выглядит баррель (бочка)
Курс иностранных валют
к рублю сильно зависит
от цены на нефть.
Сегодня нефть
стоит 48,81 долларов за
баррель или 3570 рублей.

35.

36.

Бензин
(от С5 до С11)
Лигроин
(от С8 до С14)
Керосин
(от С12 до С18)
Фракции
нефти
Газойль
(от С14 до С25)
Мазут
(от С20 до С40)

37.

Авиационное и автомобильное топливо,
хороший растворитель
Бензин
Лигроин
Горючее для тракторов, растворитель
в лакокрасочной промышленности, идёт на
переработку в бензин
Керосин
Горючее для реактивных двигателей
Газойль
Дизельное топливо
Смазочные масла - смазка
Мазут
Парафин - изоляционный материал, используется в
медицине и пищевой промышленности
Гудрон (асфальт) - покрытие дорог, кровли зданий

38.

39.

Нефть нерастворима в воде и её плотность меньше, чем у воды,
попадая в неё, нефть растекается по поверхности, препятствуя
растворению кислорода.
Если нефть попала в водоём, то нефтяная пленка на поверхности
воды нарушает обмен тепла, влаги и газов между водной средой и
атмосферой, в результате нарушается биологическое равновесие.
Количество поступающей за год в Мировой океан нефти
оценивается в 5–10 млн. т.
Нефть и нефтепродукты попадают в океан не только при аварии
судов, но и при разведке, добыче и сливе балластных вод
танкерами.

40.

1 литр разлитой нефти загрязняет
приблизительно около 40 тысяч литров
морской воды

41.

Воздействие нефти на экосистемы
Непосредственное отравление живых
организмов с летальным исходом
Нарушение физиологической активности
Обволакивание нефтепродуктами
Негативные изменения в среде обитания

42.

43.

Контроль знаний

44.

1. Нефть – это смесь, состоящая
А) Только из жидких углеводородов
Б) Только из газообразных углеводородов
В) Только из твердых углеводородов
Г) Из жидких и растворенных в них газообразных и твердых углеводородов
2. Формула нефти. Ответ обоснуйте.
3. Укажите свойство, которое не относиться к нефти
А) Легче воды
В) Густая темная жидкость
Б) Растворима в воде
Г) Не имеет постоянной температуры кипения
4. Укажите верное суждение: А) перегонка нефти – это физический процесс;
Б) крекинг – это физический процесс
А) Верно только А
В) Верны оба суждения
Б) Верно только Б
Г) Оба суждения неверны
5. Ректификационные газы, образующиеся при перегонке нефти, содержат
преимущественно
А) Метан и этан
В) Бутан и пропан
Б) Этан и бутан
Г) Пропан и метан
6. С увеличением числа атомов углерода в молекулах углеводородов температура
кипения этих углеводородов
А) Уменьшается
В) Не изменяется
Б) Увеличивается
Г) Сначала увеличивается, потом уменьшается
7. Укажите фракцию нефти с наибольшей температурой кипения
А) Керосин
Б) Бензин
В) Лигроин
Г) Мазут