Автор работы: Пользователь скрыл имя, 22 Февраля 2012 в 10:54, доклад
Основным сырьём для производства органических соединений служит в большинстве
случаев нефть. Химической обработкой этого сырья занимается самостоятельная
отрасль химической промышленности - нефтехимия. Постоянно вырастающая роль
синтетических органических соединений в жизни современного общества вызывает
потребность в создании промышленного производства органических материалов,
способного производить эти соединения быстро, дешево и в достаточном
количестве.
Введение.
Основным сырьём для производства органических соединений служит в большинстве
случаев нефть. Химической обработкой этого сырья занимается самостоятельная
отрасль химической промышленности - нефтехимия. Постоянно вырастающая роль
синтетических органических соединений в жизни современного общества вызывает
потребность в создании промышленного производства органических материалов,
способного производить эти соединения быстро, дешево и в достаточном
количестве. Для такого производства необходимы доступные , дешевые и широко
распространенные в природе источники сырья , из которого можно было бы
получить необходимые соединения сравнительно простыми методами. С течением
времени выяснилось, что этим требованиям удовлетворяют 3 ископаемых источника
сырья, а именно: каменный уголь, природный газ и нефть. Первое сырье для
производства органических материалов было получено из каменного угля. Так
продолжалось некоторое время, но с течением времени постоянно возрастало
значение природного газа и нефти, как источников химического сырья. Поэтому
все шире разрабатывались и усовершенствовались соответствующие химические
процессы. В настоящее время из нефти получают свыше 90% всех синтезируемых
органических соединений. Нефть - самый важный источник сырья для производства
органических соединений.
В глубокой древности было известно существовании нефти. Знали и слово
«нефть». Еще древние греческие летописцы Геродот и Плиний это горючее
вещество, использовавшееся, и как цемент называли «нафта». За 6-4 тысяч лет
до нашей эры на берегу реки Евфрат (Ирак) велась добыча нефти. К далекому
прошлому относятся первые сведения о нефти в Средней Азии. О добыче «черного
масла» в Ферганской впадине было известно еще во время похода Александра
Великого через Среднюю Азию в Индию. Во время путешествия Колумба в Америку
было описано озеро на острове Тринидад, в котором жители собирали асфальт, а
из него готовили цемент. В Северной Америке примитивная добыча нефти велась с
XVII века. В России в начала XVIII века Петр 1 приказал добывать нефть на
Апшеронском полуострове (Азербайджан). Однако намерение Петра 1 не было
осуществлено. Только после Бакинского ханства к России, началась кустарная
разработка нефтяных источников. Нефть была довольно дорогим товаром. К
примеру, в торговой книге, составленной в Москве в 1575-1610 гг., указано,
что ведро нефти стоило 3-4 раза дороже, чем ведро вина.
Хотя о нефти знали давно, использование ее в течение многих веков было
ограниченным. Так, в III тысячелетии до н. э. в Египте, асфальт, как
связующие и водонепроницаемое вещество вместе с песком и известью,
использовался для изготовления мастики, применяемой при сооружении строений
из кирпича и камня, дамб, причалов и дорог. Древние египтяне применяли ее
также для бальзамирования трупов, древние греки находили применение горящей
нефти в военных целях, как воспламеняющегося вещества вместе с селитрой,
серой и смолой для изготовления «огненных стрел» и «огненных горшков». В
военных действиях нефть - «греческий огонь» - использовался более 2 тысяч лет
назад.
Многие народы использовали нефть в медицине, а также для защиты садов и
виноградников от вредителей. Еще в XIII веке Марко Поло, описывая иракскую
нефть, указывал, что она применялась для освещения и в качестве лекарства от
кожных болезней. В XVI-XVII вв. в центральные районы России нефть привозили
из Баку. Ее применяли в медицине, живописи и в качестве растворителя для
красок, а также в военном деле.
Почти до начала XX века нефть употреблялась преимущественно для освещения
помещений, смазки колес телег и в немногочисленных механизмах. Постепенно
усиливалось ее значение, как топлива. Нефть – «кровь» земли, Нефть – «черное
золото». Так ныне называют нефть. И в этом нет ни какого преувеличения. Нефть
самое ценное топливо в мире!
Что такое нефть.
Соединения сырой нефти – это сложные вещества, состоящие из пяти элементов – C,
H, S, O и N, причем содержание этих элементов колеблется в пределах 82–87%
углерода, 11–15% водорода, 2,5–3% серы, 0,1–2% кислорода и 0,01–3% азота.
Углеводороды – основные компоненты нефти и природного газа. Простейший из них –
метан CH4 – является основным компонентом природного газа. Все
углеводороды могут быть подразделены на алифатические (с открытой молекулярной
цепью) и циклические, а по степени ненасыщенности углеродных связей – на
парафины и циклопарафины, олефины, ацетилены и ароматические углеводороды.
Парафиновые углеводороды (общей формулы CnH2n + 2)
относительно стабильны и неспособны к химическим взаимодействиям.
Соответствующие олефины (CnH2n) и ацетилены (Cn
H2n – 2) обладают высокой химической активностью: минеральные
кислоты, хлор и кислород реагируют с ними и разрывают двойные и тройные связи
между атомами углерода и переводят их в простые одинарные; возможно, благодаря
их высокой реакционной способности такие углеводороды отсутствуют в природной
нефти. Соединения с двойными и тройными связями образуются в крекинг-процессе
при удалении водорода из парафиновых углеводородов во время деструкции
последних при высоких температурах. Циклопарафины составляют важную часть
большинства нефти.
Они имеют то же относительное количество атомов углерода и водорода, что и
олефины. Циклопарафины (называемые также нафтенами) менее реакционноспособны,
чем олефины, но более чем парафины с открытой углеродной цепью. Часто они
представляют собой главную составную часть низкокипящих дистиллятов, таких,
как бензин, керосин и лигроин, полученных из сырой нефти.
Классификация нефти.
Классификации нефти строятся на различной основе. Как правило, это генетические
и технологические классификации. Первые из них учитывают состав исходного
материала и условия его преобразования, а вторые характеризуют нефть как сырьё
для производства тех или иных нефтепродуктов. Генетическая классификация делит
нефти на гумитосапропелитовые, сапропелитовые и сапропелито-гумитовые типы по
соотношению остатков высших и низших растений в их составе. Типы подразделяются
далее на классы и группы по степени преобразования компонентов в анаэробной
среде. Принятая в России технологическая классификация делит их на три класса
по содержанию серы (I<II<III), три типа по выходу фракций, перегоняющихся
до 350лнС (Т1>Т2>Т3), четыре группы по потенциальному содержанию базовых
масел (М1>М2>М3>М4), две подгруппы по индексу вязкости (И1>И2) и
три вида по содержанию твердого парафина (П1<П2<П3). В целом нефть
характеризуется шифром, составляемым последовательно из обозначения класса,
типа, группы, подгруппы и вида, которым соответствует данная нефть.
Классификация, имеющая признаки и научной, и технологической, была построена
на основе группового состава нефти. В соответствии с ней нефти делятся на
шесть классов: парафиновые, парафинонафтеновые, нафтеновые, парафино-нафтено-
ароматические, нафтеноароматические, ароматические. Каждый класс включает
нефти с преобладанием одного - двух компонентов группового состава или с их
примерно равным содержанием
Промышленнно-генетическая классификация нефти, аналогичная разработанной к
настоящему времени для углей, пока отсутствует. Вероятно, это связано с тем,
что разнообразие жидких горючих ископаемых намного меньше, чем ТГИ, а их
свойства легче стандартизуются по сравнительно просто определяемым кривым ИТК
и групповому составу. Принятые в разных странах национальные системы
классификаций можно достаточно успешно применять в международной торговле
нефтью и нефтепродуктами и с их помощью планировать направления переработки
нефти конкретного месторождения.
Физико-химические свойства нефти.
Нефть представляет собой чрезвычайно сложную смесь переменного состава и
говорить о константах нефти невозможно, потому что состав и свойства нефти
могут существенно изменятся. Но тем не менее для характеристики нефти
определение ряда физико-химических свойств имеет весьма важное значение в
отношении ее состава и товарных качеств.
Плотность принадлежит к числу наиболее распространенных показателей при
исследовании нефти. Особое значение этот показатель имеет при расчёте нефтей,
занимающих данный объём или определения объема нефтей. Это важно как для
расчетно-конструктивных исследований, так и для практической работы на местах
производства, транспортировки и потребления нефтей. Величины плотности у нефти
весьма различны, они колеблются в пределах 0,77-2,0, хотя в большинстве случаев
они укладываются в более узкие пределы 0,83-0,96.
Вязкостью или внутренним трением называется свойство,
проявляющееся в сопротивлении, которое нефть оказывает при перемещении одной ее
части относительно другой под влиянием действия внешней силы. Различают
Динамическую и кинематическую связь нефтей. Значение вязкости при
характеристике нефтей чрезвычайно велико. Наибольшее значение вязкость имеет
при расчете нефтепроводов, при расчетах, связанных с подачей топлива и т. д.
Нефть характеризуется не температурами кипения, температурными пределами
начала и конца кипения и выходом отдельных фракций, перегоняющихся в
определенных температурных интервалах. По результатам перегонки судят о
фракционном составе. Определение температурных пределов кипения отдельных
фракций нефти, а также определение процентного содержания этих фракций в
составе нефти имеет большое значение для определения характеристик этой нефти.
Температура вспышки – это температура, при которой нефть, нагреваемая при
определенных условиях, выделяет такой количество паров, которое образует с
воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней пламени.
Температурой воспламенения называется та температура, при которой
нагреваемый при определенных условиях нефтепродукт загорается и горит не менее
5 секунд.
При понижении температуры часть компонентов нефти становятся более вязкими и
малоподвижными, растворенные углеводороды могут выделятся в виде кристаллов.
Это весьма осложняет товарно-транспортные операции и эксплуатацию нефти при
низких температурах. Эту температуру называют температурой застывания.
Происхождение нефти.
История науки знает много случаев, когда вокруг какой-нибудь проблемы
разгораются жаркие споры. Такие споры идут вокруг проблемы происхождения
нефти.
1 этап - с древнейших времён по 1760 . В этот период представления о
происхождении нефти, так или иначе, были связаны с различными представлениями о
"флогистоне ", происхождение Земли и др. Первая теория была сформулирована в
950 годы арабским учёным Их - Ван - эс-Сафа. "Вода и воздух - писал он -
созревают действием огня и образуют огненную серу и водяную ртуть. Эти два
вторичных элемента смешиваются с разным количеством земли и в зависимости от
температуры образуют минералы, находящиеся в земле, включая битуминозную
субстанцию, такие, как нефть. Поэтому они имеют "высокий" воздух и нефть,
сжимается и огнеопасны. " В конце 17 века (1697)итальянский учёный П. С.
Бекконе, ссылаясь на мнение англ. учёного В. Чарметона, считая, что янтарь и
битумы имеют одинаковое происхождение и нефть образуется "вулканическими силами
из земли и серного начала", В качестве доказательства он приводил пример
землетрясения 1683 года, которое повлияло на интенсивность нефтепроявлений в
Сицилии. Судя по работе французского учёного Н. Лемери, в конце 17 века
существовало представление об образовании нефти в результате перегонки янтаря;
каменный уголь является остатком этой перегонки. Однако сам Лемери считал, что
нефть образуется в результате перегонки битума. Пожалуй, самое интересное
предположение высказал в начале 18 века немецкий учёный П. Ф. Генкель. По его
мнению, нефть образуется из остатков животных и растений. Существование к 1739
году представления о нефти были обобщены русским академиком И. Вейбрехтом,
который, разделяя мнение о нефти как о смеси "огненной", водной и земляной
субстанций, в то же время считал, что нефть либо образовалась под влиянием
тепла Земли, либо находилась в её недрах изначально. На основании нахождения
нефти в теплых странах вблизи морей с соленой водой и длительности ее притоков
снизу. Вейбрехт считал, что нефть-" это преобразованная, огненная сущность
солей, оставляемая морской водой. При чрезмерном накоплении горючих веществ в
одном месте при их воспламенении происходят землетрясения и оседания почвы".
Любопытен вывод этого исследования о том, что "масляные части растений близки по
своим свойствам к нефтяным маслам". На этом основании делалось предположение:
«быть может, огненные и масляные части всех растений происходят от нефти,
которую растения вытягивают из земли. «Эти представления завоевывали все
большее и большее признание. В 1750 немецкий ученый Шпильман писал, что нефть
образуется из растений, преимущественно из ели. Член французской академии наук,
химик по специальности П.Ж. Макер в 1758 высказал мнение о том, что битумы
образуются в результате взаимодействия "растительных масел " и "кислот".
2 этап (1761-1859).Этот этап продолжался почти 100 лет. Он начался с
работы М.В.Ломоносова. В середине 18 века в своем трактате "О слоях земных"