Переработка нефти

Лекция 13

Современный уровень цивилизации немыслим без внедрения в жизнь достижений химии, которая стала могущественной производительной силой. Огромная роль химии в обеспечении нас питанием, энергией, здоровьем, одеждой, жилищем и т.д. несомненна. Следует подчеркнуть, что основой большей части необходимых человечеству химических продуктов являются соединения углерода. Как обстоит дело с его распространенностью в природе? В ряду элементов углероду принадлежит весьма почетное 13-е место, но необходимо иметь в виду, что:

• в земной коре 99,5% углерода связано в виде карбонатов Са, Mg,
• 0,02% приходятся на горючие ископаемые - уголь, нефть и газ.

Возникает достаточно тревожная картина - ведь человечество расходует на нужды энергетики и химии именно эти 0,02% запасов углерода. Более 95% производимых в мире органических продуктов основаны на использовании нефти и природного газа, и с сожалением приходится констатировать, что более 90% этого ценнейшего углеводородного сырья расходуется пока как топливо, только оставшиеся 8 - 10% тратятся на химическую переработку. Какая расточительность!

Нефтехимия – это наука, главной задачей которой является изучение и разработка путей и методов переработки углеводородов и других компонентов нефти и природного газа, создание оптимальных процессов получения крупнотоннажных органических соединений, используемых как сырье для выпуска огромного ассортимента товарных химических продуктов (полимеры, пленки, синтетические каучуки, детергенты, смазочные масла, растворители, красители, присадки и др.). Большинство органических соединений являются "нефтехимическими", но обычно этот термин относится к продуктам, которые производятся в относительно больших масштабах. Настоящая статья посвящена соединениям, годовой выпуск которых превышает десятки тысяч тонн в год.

Коротко остановимся на истории развития нефтехимии.

• Началом нефтехимической промышленности можно считать 1920 год, когда американская компания "Стандарт Ойл" начала производить изопропиловый спирт из пропилена.
• Первое нефтехимическое производство, основанное на этилене, относится к 1923 году, когда другая американская компания "Юнион Карбайд" стала производить этиленхлоргидрин, этиленгликоль и дихлорэтан.
• С тех пор шло стабильное развитие нефтехимии, дополнительный стимул которому был дан второй мировой войной.
• Переход промышленности органического синтеза с угольного сырья на нефтегазовое в 1950 - 1960 годы способствовал широкому распространению нефтехимии во всем мире, и она выделилась в самостоятельное направление научных исследований.

Какова сегодня ситуация с нефтью и природным газом, ведь их запасы должны когда-то иссякнуть? С начала развития нефтяной промышленности (около 120 лет) по настоящее время израсходовано, по достаточно грубым подсчетам, более 60 млрд. тонн нефти. Потенциальные запасы нефти, согласно различным прогнозам, колеблются в пределах 550 - 600 млрд. тонн, и при существующих темпах потребления нефти ее должно хватить до конца XXI столетия. Интересно, что в свое время были опубликованы данные ООН, согласно которым так называемые пессимистические сроки истощения запасов нефти приходились на середину 90-х годов 20 вв. Запасы природного газа оцениваются в настоящее время в пределах 120 000 млрд. м3, и можно прогнозировать, что этих запасов хватит на 70 - 80 лет (пессимистический прогноз предсказывал истощение мировых запасов природного газа к концу 20 века).

Мировая добыча нефти удваивалась примерно за каждые 10 лет, сейчас же произошла ее стабилизация (и даже некоторое снижение) до уровня примерно 3 млрд. тонн в год.

Совершенно очевидно, что структура потребления нефти должна меняться, и очень важно увеличить ее долю в нефтехимии за счет снижения использования в качестве топлива. Коротко остановимся на добыче нефти, ее составе и переработке. Интересно, что в отличие от месторождений каменного угля нефть распределена неравномерно в весьма ограниченном числе регионов мира, при этом более половины запасов сосредоточено на Ближнем и Среднем Востоке, многие развитые страны имеют весьма ограниченные запасы нефти.

Сырая нефть - это маслянистая жидкость, представляющая собой в основном (до 70% и выше) смесь углеводородов трех типов - алканов, циклоалканов и ароматических углеводородов. Различие в характере нефтей определяется различным соотношением этих углеводородов и различием природы и качества неуглеводородных компонентов.

Алканы, часто называемые парафинами, представлены линейными и разветвленными структурами.

Циклоалканы нефти, называемые также нафтенами, представлены только пяти- и шестичленными циклами (моно- и полициклами).

Ароматические углеводороды по сравнению с парафинами и нафтенами представлены в нефтях значительно скромнее.

В нефтях содержатся также органические соединения серы, азота и кислорода и в следовых количествах металлсодержащие соединения, главным образом соединения никеля и ванадия.