Аннотация
Изучив представленный материал, студент, будет знать основные сырьевые источники нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. Объем имеющихся и предполагаемых сырьевых ресурсов, основные месторождения нефти, газа твердых горючих ископаемых. Кроме того, студенты получат знания об основах химической переработке природных газов, жидкого топлива.
Нефть представляет собой маслянистую жидкость от светло – желтого до коричневого или черного цвета, обычно легко текучую, реже – малоподвижную. Углерод (82-87% масс.) и водород (11-15% масс.) являются основными химическими элементами, составляющими нефть, кроме того в ней присутствуют сера, азот, кислород и металлы в виде сернистых, азотистых, кислородсодержащих и металлорганических соединений соответственно.
Таким образом, нефть в основном состоит из углеводородов с определенным содержанием гетероатомных и смолисто-асфальтеновых соединений, микропримесей металлов и других элементов.
Основные нефтегазоносные районы. Мировые извлекаемые запасы природного газа оцениваются в 155 трлн.м3. Россия по разведанным запасам природного газа (31%) занимает первое место в мире. Одна треть мирового запаса природного газа приходится на страны Ближнего Востока. Основными месторождениями природного газа в России являются (трлн. м3): Уренгойское(4.00), Ямбургское(3.78), Штокмановское(3.00), Заполярное(2.6), Оренбургское(1.78), Медвежье(1.55) и др. В последние годы в России добывается более 604 млрд. м3 газа в год.
|
|
Природный газ, содержит около 95% метана и около 2-5% газового конденсата («легкой нефти»).
Мировые извлекаемые запасы нефти оцениваются в 141.3 млрд.т. Из них около 66.4 % расположено в странах Ближнего и Среднего Востока. Второе место в мире по запасам нефти занимает Американский континент – 14.5%. В России сосредоточено около 4.7% мировых запасов нефти. В последние годы в России добывается около 500 млн. т. нефти в год.
Важнейшие месторождения нефти России находятся в Западной и Восточной Сибири, в Республике Коми, Татарстане и Башкортостане, в Среднем и Нижнем Поволжье и на о. Сахалин.
В Саудовской Аравии сосредоточено более четверти мировых запасов нефти, а каждая из таких арабских стран как Ирак, Иран, Кувейт и Абу-Даби владеет почти десятой частью ее запасов.
На американский континенте наиболее крупными запасами нефти обладают Венесуэла, Мексика, США и Бразилия.
Извлекаемые запасы нефти в Африке составляют около 7% (Ливия, Нигерия, Алжир).
Считается, что Западная Европа бедна нефтью и газом. Однако в последнее время были открыты крупные месторождения в акватории Северного моря, главным образом в британских и норвежских территориях. Восточно-Европейские страны, Россия и страны бывшего СССР владеют около 6% извлекаемых запасов нефти.
|
|
В Азиатско-Тихоокеанском регионе промышленными запасами нефти обладают Китай, Индонезия, Индия, Малайзия и Австралия.
В мире насчитывается десятки тысяч нефтяных месторождений, которые имеют промышленное значение, 29 из них являются уникальными сверхгигантами. Большинство уникальных и гигантских месторождений нефти находятся в странах Среднего Востока и Латинской Америки.
Этапы развития нефтеперерабатывающей промышленности. Первый в мире нефтеперегонный завод с кубами периодического типа был построен крепостными крестьянами – братьями Дубиниными в 1823г. вблизи города Моздока. Головной продукт перегонки – бензин и тяжелый остаток – мазут, не находившие применение, сжигали. В 1869г. в Баку было 23 нефтеперегонных завода, а в 1873г. – 80 заводов, способных получать 16350 т керосина в год.
Д.И. Менделеев разработал метод промышленного производства смазочных масел из мазута перегонкой в вакууме, который был внедрен в 1876 г. Нефтяные масла стали вытеснять растительные, а также животные жиры из всех отраслей техники. Русские минеральные масла широко экспортировались за границу и расценивались как самые высококачественные.
А.А. Тавризовым был разработан метод непрерывной перегонки нефти в кубовых батареях и в 1883 г. осуществлен на заводе братьев Нобель в Баку.
Изобретение двигателя внутреннего сгорания способствовало новому качественному скачку в развитии нефтепереработки, т.к. бензин, который ранее не находил применение, стал одним из важнейших продуктов, производство которого требовало роста добычи нефти и совершенствования технологии ее переработки.
К 1917 г. нефтеперерабатывающие предприятия были сосредоточены в основном на Кавказе. После восстановительного периода (1928г.), вызванного последствиями гражданской войны, в СССР были открыты новые месторождения и началось интенсивное строительство новых нефтеперерабатывающих заводов (Уфа, Саратов, Одесса, Хабаровск и т.д.).
В годы Великой Отечественной войны многие НПЗ были эвакуированы в восточные районы страны. Большую роль в обеспечении фронта и тыла страны топливом для самолетов, танков и других боевых и гражданских машин сыграли бакинские, грозненские и восточные НПЗ.
В послевоенные годы нефтеперерабатывающая промышленность развивалась быстрыми темпами, непрерывно повышались технический уровень и объемы производства. Нефтепереработка страны получила дальнейшее значительное развитие строительством новых мощных НПЗ и нефтехимических комбинатов (Салават, Волгоград, Ангарск, Кириши, Нижнекамск и т.д.).
Структура топливно-энергетического комплекса. Долгое время нефть, газ, твердые горючие ископаемые используют как энергетическое топливо, а с XX в. к источникам энергоресурсов добавились гидроресурсы и ядерное топливо. Совокупность отраслей промышленности, занятых добычей, транспортировкой и переработкой различных видов горючих ископаемых, а также выработкой, преобразованием и распределением различных видов энергии называют топливно-энергетическим комплексом (ТЭК). На сегодняшний день нефтегазовый комплекс (НГК) является наиболее значимой частью ТЭК. Отрасли НГК приведены на рис.1.
Рис.1. – Отрасли нефтегазового комплекса
ТЭК является основой современной мировой экономики. Уровень развития ТЭК отражает социальный и научно-технический прогресс в стране.
Химическая и технологическая классификация нефтей. К настоящему времени опубликовано большое количество работ, характеризующих составы нефтей различных месторождений. Эти работы, в основном, посвящены геохимическим исследованиям, которые положены в основу химической классификации нефтей. Разработано несколько вариантов химической классификации. Так в качестве основания классификации нефтей использовали: Горное Бюро США - плотность, ГрозНИИ - преимущественное содержание одного или нескольких классов органических соединений, С. С. Наметкин и А. Ф. Добрянский - концентрацию алканов, К. А. Конторович - содержание алканов и цикланов, а Ал. А. Петров - данные хроматографического анализа фракций нефти 200-430) 0С (концентрации нормальных, разветвленных алканов, циклоалканов и аренов). Классификация, предложенная Ал. А. Петровым более полно отражает химический состав нефтей. Используемые химические классификации вполне приемлемы для оценки качества нефтей, как сырья для промышленной переработки.
|
|
Химическую типизацию нефтей по методу Ал. А. Петрова осуществляют на основании группового состава. В табл. 1. приведены критерии отнесения нефтей к соответствующим типам. Содержание алканов меняется от 6 до 60%, поэтому они определяют разнообразие нефтей.
Таблица 1 - Углеводородный состав нефтей различных химических типов фракции 200 – 430 0С, (%)
Углеводороды | Тип нефти | |||
А1 | А2 | Б2 | Б1 | |
Алканы | 15-60 (25-50) | 10-30 (15-25) | 5-30 (10-25) | 4-10 (6-10) |
Н- алканы | 5-25 (8-12) | 0,5-5 (1-3) | 0,5 | - |
Изоалканы | 0,05-6,0 (0,5-3) | 1-6 (1,5-3) | 0,5-6 (0,2-3) | - |
Циклоалканы | 15-45 (20-40) | 20-60 (35-55) | 20-70 (35-55) | 20-70 (50-65) |
Ароматические | 10-70 (20-40) | 15-70 (20-40) | 20-80 (20-45) | 25-80 (25-50) |
Примечание: в скобках приведены наиболее часто встречающиеся данные.
Нефти типа А1 (глубина залегания обычно более 1500 м) относят к нефтям парафинового и нафтено-парафинового основания. Для них характерно высокое содержание бензиновых фракций и низкая смолистость. В насыщенных соединениях содержится до 40-70% алканов.
Суммарное содержание разветвленных алканов в таких нефтях всегда выше концентрации нормальных алканов. Соотношение изо- и нормальных алканов составляет 1:6.
В западносибирском нефтегазоносном бассейне такие месторождения как Котум-Тепе, Дагаджинское, Русское, Новопортовское, Тайтымское, Малоичское, Самотлорское, Нижн. Табачанское, Наталинское, Верх. Тарское содержат нефти типа А1.
|
|
В зависимости от распределения парафинов нефти А1 делятся на три группы. Для нефтей первой группы ∑nC13-nC15/∑ nС25-nС27 составляет 0,5-1,2, а для второй от 1,2 до 3 и для третьей от 3 до 8.
Нефть типа А2 (найдена в кайнозойских и мезозойских отложениях на глубине 1500-2000 м). Ее относят к нафтено-парафиновым и парафино-нафтеновым нефтям. У этого типа нефтей ниже содержание алканов. При этом наблюдается существенное преобладание изопреноидных алканов над алканами линейного строения. Нефти типа А2 значительно реже встречаются чем А1. В западной Сибири некоторые пласты Самотлорского месторождения содержат нефть типа А2.
Нефть типа Б2 (глубина залегания 1000-1500 м в кайнозойских отложениях) относят к нефтям парафино-нафтенового нафтено-парафинового основания. В насыщенных углеводородах содержание концентрация циклоалканов достигает 60-75%. Алкановые углеводороды представлены в основном соединениями с разветвленной структурой. Важно отметить, что на хроматограммах нефтей типа Б2 пики нормальных и монозамещенных алканов не проявляются.
Нефти типа Б1 (глубина залегания 500-1000 м) распространены в кайнозойских отложениях многих нефтегазоносных бассейнов. Этот тип нефтей встречается в районе Западной Сибири (месторождение Грязевая сопка, Сураханы, Балаханы, Русское). В нефтях типа Б1 практически полностью отсутствуют нормальные и изопреноидные алканы. Содержание разветвленных алканов не превышает 10%. В нафтенах преобладают бицик-лические производные.
Установлено, что распределение нефтей различных химических типов имеет строгие температурные границы. Так нефти типов А2, Б2, Б1 располагаются в пластах с температурой 40-70°С, а нефть типа А1 в пластах с температурой выше 900С. При этом обнаружена общая тенденция независимо от геологического возраста пород с увеличением глубины залегания нефтей наблюдается переход от нефтей типа Б1 к типу А1.
В основу технологической классификации нефтей положены следующие показатели:
-содержание серы,
-плотность, выход фракций, содержание парафина,
-степень подготовки нефти,
-массовая доля сероводорода и легких меркаптанов.
В настоящее время в России принята новая классификация нефтей по ГОСТ Р 51858-2002. Нефть. Общие технические условия. Согласно ГОСТу товарную нефть характеризуют по классам, типам, группам и видам. На рис.2 приведена схема классификации и требований к качеству подготовленных на промыслах нефтей по ГОСТ Р 51858-2002.
Рис.2 – Схема классификации и требований к нефти по
ГОСТ Р 51858-2002
Контрольные вопросы
1. Роль нефти в современном мире.
2. Основные нефтегазоносные районы.
3. Структура топливно-энергетического комплекса России.
4. Этапы развития нефтеперерабатывающей промышленности.
5. Химическая классификация нефтей.
6. Технологическая классификация нефтей.