Нефт - извличане, преработка, приложение

[Mozo]

1.ВЪВЕДЕНИЕ

Ако понякога наричат въглищата "черните диаманти", нефтът (петролът) с право получава названието "черното злато". Наименованието нефт произвежда от древноперсийски, а петролът -от латински. Нефтът намира разнообразно приложение. От него се получават смазки, необходими за плавното движение на механизмите. При преработката му се получават пласмаси, бои, лакове, пестициди, козметични продукти, взривни материали, дори храни. но основното му приложение е като гориво. Нефтът е най-важният енергиен източник на земята. 84% от всичкия извлечен нефт се преработва за горива, включително бензин, нафта, реактивно гориво, за топлоенергия и други течни масла, и течни газове, другите 16% се преработват в други химически материали.
Около 1/3 от цялата енергия, добивана днес по света, е на основата на нефтените продукти.
Нефтът е познат под различни форми. Когато се намира на земната повърхност, е известен като суров нефт, или земно масло. Най-често това е гъста черна течност, но всъщност цветът и гъстотата на земното масло са твърде разнообразни. Има суров нефт с жълт и червен цвят. Среща се кафяв, черен и дори зелен нефт. Цветът и вискозитетът (гъстотата) на суровия петрол зависят от източника на добиването му. Количеството на въглерод в нефта зависи от вида му и източника на добиване. Повечето минерални масла съдържат 75-85 % въглерод. Едни от най-фините и леки видове се добиват в Либия, докато нефтът, добиван в Китай, е толкова гъст, че може да се реже с нож. Общото за всички видове минерални масла е, че са изградени от съединения на въглерод и водорода и са лесно запалими.Обикновено нефта е събран в "джобове" на голяма дълбочина в земните недра. Понеже е течен, не може да се копае като въглищата или рудите. Най-често за извличането му до повърхността се пробиват дълбоки кладенци. Подземните находища на нефт и природен газ остават малки насочващи следи по земната повърхност, но по тях не би могло да се познае точно какво лежи под земята. Първият нефтен кладенец е сондиран в полята на Пенсилвания (1859г). Практически незначителни количества нефт и природен газ могат да се открият навсякъде, докато находищата са концентрирани в определени места и трябва да се търсят с голямо умение. Геолозите използват сложна техника за откриване на нефтени находища. с ултразвукови вълни те съставят карти на земните недра. Отразените звукови вълни им показват дали има или няма нефт. Суровия петрол може да се използва веднага след добиването му, но обикновено той се пречиства и се преработва в разнообразни петролни продукти.
Резервите от нефт са оценени на около 1,2-3,74.1012 барела. Консумацията му сега е около 84.106 барела на ден или 31.109 барела на година. Поради трудности при изпомпването му използваемите резерви са само 1/3 от общата му наличност. При нивото на днешната консумация наличния нефт в света ще стигне за около 33 години. Тъй като нефта става оскъден се търсят алтернативи на това гориво като етанол, фотоволтови и водородни източници. Нефтът се формира по естествен начин в Земята твърде бавно.
2.ДЕФИНИЦИЯ

Петролът представлява гъста, плътна, запалима смес с жълт до към черен цвят на газообразни, течни и твърди въглеводороди главно алкални, с или без други неметални елементи като сяра, кислород и азот, която се образува естествено под повърхността на земята. Чрез сепариране и дестилация петролът може да бъде разделен на фракции, включително на газообразни въглеводороди (метан, етан, пропан, бутан), бензин, нафта, керосин, мазут, смазочни масла, парафин, асфалт (битум).
Химическата структура на нефта се състои от въглеродоводородни вериги с различни дължини. Тези различни въглеводороди се отделят чрез дестилация в рафинерии за производство на бензин, кореселин, нафта и други въглеводороди. Основната формула за тези въглеводороди е CnH2n+2 (например при п=8 се получава формулата на въглеводорода октан C8H18)
Никел (Ni), ванадий (V), олово (Pb), арсен (As), кадмий (Cd), живак (Hg) и други метали често се срещат в нефта. Например суровият нефт от Венецуела съдържа над 45% ванадиев пентоксид и се използва като суровина за производство на ванадий. Посочените метали се съдържат в земната мантия и съдържанието на техни съединения в нефта се нарича „абиомаркери”.
Физическите свойства и точният химически състав на суровия петрол варират в зависимост от местоположението на находищата.
В пластови условия различните съставки от въглеводороди на нефта са разтворения в течните компоненти природен газ [смес от горливи (метан, етан, пропан, бутан, пентан, въглероден оксид, сероводород, водород) и негорливи газове (въглероден диоксид, азот, хелий, аргон), намиращи се в свободно, разтворено или сорбирано състояние в скали, вода или нефт], лек газообразен бензин, леки и тежки бензини, керосин, дизелово гориво, лек и тежък мазут и накрая битум (катрани) с различна плътност.
Петролът обикновено се разделя на газообразни и течни фракции още на самото находище чрез сепарация на газовете от течностите; пак там от петрола се отделя и пластовата вода (първична подготовка на нефта). Полученият стабилизиран суров петрол се транспортира от находището към рафинерията (нефтопреработвателния завод) през тръбопроводи или с танкери (кораби)
Най-дългият нефтопровод в света е 2856 км и свързва Албърта, Канада, с щата Ню Йорк в САЩ. По него са построени 13 помпени станции.
3.ПРЕДИМСТВА НА НЕФТА ПРЕД ВЪГЛИЩАТА

Част от петрола се преработва в горива, които се използват в топлоелектрически централи за добиване на електричество. Друга част се преработва чрез процес на рафиниране и се получават различни минерални масла. Бензинът за превозните средства е само един от продуктите, получени при преработка на нефт. Освен него се добиват дизелово гориво за камионите и автобусите и керосинът за самолетите. Газът за битови нужди, машинните смазки, восъкът и парафинът, битумът и асвалтът са само част от стотиците продукти, които се получават от суровия петрол. Както въглищата са по-съвършено гориво от дървата, така и нефтените продукти са по-съвършени от въглищата. Те могат да се заместят почти напълно въглищата, тъй като са по-добро гориво - при изгарянето им се развива по-висока температура, отколкото при горенето на въглища. Затова нафтът е по-ефективно гориво. Освен това той е по-удобен за използване от въглищата. Поради по-голямата ефективност необходимите количества гориво са по-малки. Това означава и по-малко транспортни разходи за получаване на едно и също количество енергия. Нефтените горива не замърсяват толкова околната среда, защото изгарят по-пълно. Едно от важните им предимства е, че огънят, поддържан с нефтено гориво, лесно се контролира - пуска и спира. А на запалените вече въглища им трябва дълго време, докато изгорят. Веднъж угасени, те не могат да се запалят така бързо и лесно. Нефтените продукти горят бързо и се запалват и гасят почти незабавно. Така се улеснява и експлоатацията им.
4.ТЕОРИИ ЗА ПРОИЗХОДА НА НЕФТА

1. Биогенна теория
Повечето геолози разглеждат суровия нефт и естествения газ като продукт на компресия и нагряване на органични материали през много стари геоложки времена (преди 600 милиона години). Според тази теория нефтът се е формирал от предисторически зоопланктон и водорасли, които са насложени на морското дъно в голямо количество при безкислородни условия. Тези органични материали са се смесвали с тиня и се покривали с тежки утаечни слоеве.
Приложените високо загряване и натиск стават причина органичните остатъци да претърпят метаморфоза, първо във восъчноподобен материал известен като кероген който се е формирал в нефтени шисти (т.нар. "майчини скали" или "нефтоносна кухня") и при високо нагряване се е втечнил и превърнал в газообразни въглеводороди при процес наречен катагенезис. Това е термин описващ процеса на превръщане на органичните керогени във въглеводороди. Тъй като повечето въглеводороди са по-леки от скалите или водата те мигрират нагоре земните пластове и при наличие на подходящи условия се натрупва с течение на времето в колектори (порести и разпукани земни пластове). Над колекторните пластове обикновено са разположени непропускливи скали, наричани "екран", които не позволяват по-нататъшната миграция на петрола и така водят в течение на милиони години до натрупването на залежи в находища на нефт (нефтено поле).
Нефтени шисти е основен термин прилаган за група скали богати на органичен материал (кероген) за получаване на нефт чрез дестилация. Керогенът в нефтените шисти може да бъде преобразуван в нефт чрез химически процес пиролиза. През време на пиролизата (позната още като крекиране) шистата се нагрява до 445-5000С при отсъствие на въздух и керогенът се превръща в нефт и се отделя (дестилира). В Естония, Русия, Бразилия и Китай сега се добиват нефтени шисти, но производството запада поради икономически и природозащитни фактори.

Целият материал: