Источники углеводородного сырья

I. типы источников энергии

Потребление нефти во всем мире прогрессивно растет, что, в свою очередь, определяется развитием техники и промышленности, ростом населения.

    В начале 20-го столетия потребление энергии удваивалось за 50 лет, а теперь – каждые 15 лет.

    Существующие источники энергии делят на возобновляемые и невозобновляемые:

НЕВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ	ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ
Ископаемое топливо	- солнечная энергия
- каменный уголь	- гидроэнергия
- бурый уголь	- энергия ветра
- торф	- энергия морских приливов
- горючие сланцы	- геотермальная энергия
- битумы
Жидкое
- нефть
Газообразное
- природный газ
- попутный газ
Атомная энергия
- залежи радиоактивных веществ

 

    Человечество использует в основном невозобновляемые источники энергии. Вторая половина 20-го века характеризуется использованием в основном нефти, газа – на 70%, а твердого топлива на 30%.

    Запасы нефти и газа в мире не столь велики, и при интенсивном использовании могут скоро оскудеть. К тому же нефть и нефтяные газы являются основным сырьем для химической промышленности, которая развивается опережающими темпами. Поэтому для будущего необходимо сохранить нефть и газ прежде всего как сырье для химической промышленности, заменив нефть как топливо другими источниками энергии.

    Пример. Уже в настоящее время в Дании и Голландии 10% всей потребляемой энергии составляет энергия ветра.

    Пример. Атомная энергетика – энергетика сегодняшнего дня. Первичным сырьем для нее служит уран, торий, природные запасы которых велики. Принцип основан на радиоактивном превращении урана в искусственное ядерное горючее – плутоний – 234.

    Предполагается к 2100 году довести долю ядерной энергетики до 70% энергопотребления.

ЧЕМ МОЖНО ЗАМЕНИТЬ НЕФТЬ

    Одним из наиболее эффективных заменителей являются горючие газы – природный газ, попутный нефтяной газ, коксовый газ, генераторный газ. К тому же природный газ – это прекрасное топливо:

1. Дает полное сгорание без дыма

2. Прекрасно хранится в сжатом и сжиженном состоянии

3. Сравнительно низкая себестоимость добычи

4. Бурение газовых скважин не отличается от проходки нефтяных скважин.

Природный газ также используется как:

1. Газовое топливо

2. Применяется для серийных двигателей внутреннего сгорания. При этом токсичность выхлопных газов меньше.

Чем еще можно заменить нефть?

Наиболее перспективно развитие угольной промышленности. Запасы каменного угля в 5 раз превышают запасы нефти и газа.

Пример. Если считать уголь как единственный источник энергии, то его запасов хватит на 300 – 400 лет.

ПИРОЛИЗ

Чтобы уголь стал нефтеподобным, его надо гидрировать (произвести процесс обработки твердого топлива водородом при 500⁰ и давлении 70 мПа в присутствии катализатора). При гидрировании угля происходит разрушение непрочных молекулярных и внутирмолекулярных связей и гидрирование ненасыщенных молекул.

Переработка твердого топлива возможна через пиролиз – нагревание твердого топлива в закрытых реакторах без доступа воздуха. При этом крупные молекулы расщепляются, а осколки полимеризуются, конденсируются, ароматизируются, алкинируются и т.д.

 

П И Р О Л И З
низкомолекулярный	высокомолекулярный
5000 - полукоксование	10000 – коксование
Получают синтетическое газовое и жидкое топливо	Получают кокс и коксовый газ. смолу

 

Коксование осуществляется в коксовой печи, которая имеет 1 камеру коксования, 2 обогревательные простенки для сжигания и циркуляции отопительного газа, 3 регенераторы для утилизации теплоты отходящих дымовых газов.

Кокс – один из главных продуктов коксования. Он используется в черной и цветной металлургии, в химической промышленности. Кокс – источник тепла (содержит 97,5% углерода).

Коксовый газ – содержит пары, коксовые смолы, пары бензельных углеводородов, аммиак, сероводород, нафталин, пары воды, водород, метан, этилен и его гомологи, угарный и углекислый газы, азот.

Смола – черная, вязкая жидкость, содержащая до 10 тыс. индивидуальных химических веществ.

Существует еще один способ переработки твердого топлива – газификация – превращение органической части твердого топлива в смесь газов путем его неполного окисления воздухом, кислородом, водяным паром при 1000⁰ в реакторах-газогенераторах.

ГАЗИФИКАЦИЯ

Газификация – процесс с получением искусственного газообразного топлива и сырья для химической промышленности.

Для газификации используют торф, полукокс, низкосортные угли.

Если вместо катализатора использовать воздух, то 2С + О₂ ->2CO_2,

2CO₂ + O₂ ->2CO₂, C + O₂ -> CO₂.

    Если использовать водяной пар, то C + H₂O -> CO + H₂,

C + 2H₂O -> CO₂ + 2H₂, CO + H₂O -> CO₂ + H₂

В результате газификации получают генераторные газы

                                 Водород 16% угарный газ 10%              метан

    Известно, что метанол является основой для получения высокооктановых добавок к моторному топливу, так же как и водород, он является экологически перспективным видом топлива взамен бензина (что дает возможность применения водорода в двигателях – авто, авиа, дизельных), также в быту – отопление помещений, освещение).

    Водород – ценное сырье для нефтепереработки и переработки твердого топлива. Водород применяют для замены нефтепродуктов в виде добавок к автотопливу, которая уменьшает вредность выхлопных газов, повышает экономичность двигателей.

ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

    Наш мир начал отсчет 3-го тысячелетия, и подошли мы к нему с оскудевшими природными сырьевыми ресурсами, особенно в отношении нефти, так как объемы добычи нефти растут, рано или поздно ее запасы оскудеют. Поэтому приходится экономить – в области энергоресурсов – но это лишь частичная мера, т.к. моря и океаны хранят огромные запасы углеводородных газов (в твердом состоянии).

    Пример. Бермудский треугольник (на поверхности моря образовался кипящий газом водяной купол, из которого вырывались газовые гейзеры).

    Так как Мексиканский залив с Бермудами находится в зоне активной тектонической деятельности, то это приводит к нарушению структуры пород, падению в них давления, образованию многочисленных трещин, по которым мог вырваться наружу колоссальный объем газа, заключенного в твердые, похожие на лед частицы газовых гидратов – кластраты – соединения-ловушки, когда одна молекула попадает в объем другой, более крупной.

Между молекулой-хозяйкой и молекулой-гостьей есть связь, для разрыва которой нужны усилия.

    1 м³ кластрата содержит 200 м³ газа. Залежи кластратов – газовых гидратов – встречаются в осадках глубоководных акваторий и в недрах суши с мощной зоной вечной мерзлоты. Запасы газа в форме гидратов в десятки раз превосходят все разведанные запасы нефти.

    Существует еще так называемая «тяжелая» нефть – вязкая масса с плотностью 1. Она пропитывает песчаники и известняки. Разработки такой нефти очень малы. «Тяжелая» нефть является частным случаем битумов. Природные битумы – породы, напитанные высоковязкой нефтью, которую можно выделить при нагревании. Природные битумы могут давать до 40% от необходимого количества нефти (но переработка требует больших затрат).

 

Источники углеводородного сырья
традиционные	нетрадиционные
- нефть - горючие газы	- жидкие, газообразные углеводороды (полученные из битумных пород, угля, горючих сланцев)

 

    Горючие сланцы – разновидность битумов – похожи на бурый уголь по внешнему виду, занимают промежуточное положение между нефтью и углем (С – Н меньше, чем в нефти, но больше, чем в угле).

    Сланцы разрабатывают подземной газификацией – под землей на значительной глубине поджигают пласт сланцев. Выделяется углекислый газ, водород. Они используются в нефтехимической промышленности.

    Ежегодная переработка 1 млн. тонн сланцев заменяет 1,5 млн. тонн нефти.

    Международные геологические конгрессы проводятся под девизом «С умом соединенными усилиями» эксплуатировать недра Земли.

    С умом эксплуатировать недра Земли нужно, познавая ее глубинное строение.

    Для этого создаются сети сверхглубоких скважин. Были обнаружены гелий, водород, титан.