Природные резервуары

                                     Содержание

 

   Введение                                                                                              3

1 Элементный состав нефти и газа                                                         5

2 Состав нефти                                                                                         5

3 Химический состав нефти                                                                    6

4 Элементный и изотопный состав нефтей и природных газов         6

5 Алканы нефти                                                                                   8

6 Состав газа                                                                                        13

7  Нафтеновые углеводороды, распределение по фракциям               17

8 Фракционный состав                                                                         17

9 Углеводородный состав                                                                  19

10 Нафтеновые углеводороды и распределение по фракциям        20

   Заключение                                                                                           29        

   Список  использованных источников                                                  30        

 

 

Введение

 

Энергетические ресурсы  играют ведущую роль в современной  экономике. Уровень развития производительных сил каждого государства определяется в значительной степени масштабам», потребления энергоресурсов. О важной роли энергоресурсов свидетельствует то обстоятельство, что более 70% добываемых в мире полезных ископаемых относится к источникам энергии.

Основные виды энергоресурсов – уголь, нефть, природный газ, гидроэлектроэнергия и ядерная энергия.

В настоящее время нефть  – основной  источник энергии в большинстве стран мира. На топливах, полученных из нефти, работают двигатели сухопутного, водного и воздушного транспорта, поднимаются космические ракеты, вырабатывается электроэнергия на тепловых электростанциях. 
Современный уровень цивилизации и технологии был бы немыслим без той дешевой и обильной энергии, которую предоставляет нам нефть.

Сегодня она имеет несколько значений для народного хозяйства страны: сырье для нефтехимии в производстве синтетического каучука, спиртов, полиэтилен, полипропилена, широкой гаммы различных пластмасс и готовых изделий из них, искусственных тканей; источник для выработки моторных топлив (бензина, керосина, дизельного и реактивных топлив), масел и смазок, а также котельно-печного топлива (мазут), строительных материалов (битумы, гудрон, асфальт); сырье для получения ряда белковых препаратов, используемых в качестве добавок в корм скоту для стимуляции его роста.

Природный газ, открытый тысячи лет назад, стал незаменимым энергоносителем в большей части промышленно развитого мира. В самом благоприятном положении находятся страны, имеющие хотя бы небольшие собственные запасы природного газа, в то время как некоторые страны, например Япония, должны импортировать практически весь требующийся газ. В районах, богатых нефтью, обычно имеются и значительные запасы природного газа. К таким регионам относятся Россия, США, Ближний Восток, Мексика, некоторые районы Южной Америки, а также европейские страны, прилегающие к Северному морю.

Промышленное использование  природного газа – в качестве различных  видов технологического топлива  – стимулируется возможностями  более точного регулирования генерируемого теплового потока по сравнению с другими видами топлива. В силу этого природный газ находит все более широкое применение в тех отраслях промышленного, для которых строго регламентирована подача тепла, имеет важное практическое значение: в пищевой, стекольной, керамической и цементной промышленности, при производстве кирпича, фарфора и других хрупких материалов. Потребление природного газа приобретает все более широкие масштабы и в современной нефтехимии, использующей углеводородный газ в качестве сырья для получения аммиака, азотных удобрений и т.п.

Широкое использование газообразного  топлива в жилищно-коммунальном хозяйстве и сфере услуг обусловлено  такими потребительскими свойствами, как высокая калорийность, удобство применения и чистота сгорания.

Все большее распространение  получает использования газа в качестве топлива на автомобильном и железнодорожном  транспорте.

Говоря о потреблении  газообразного топлива, следует  подчеркнуть, что наряду с природным  газом, в качестве технологического и коммунально-бытового топлива, а также химического сырья, используются искусственные газы: заводской, нефтезаводской, коксовый, доменный и т.д.

В настоящее время на долю различных видов искусственного газа в целом приходится около 15% совокупного потребления газообразных углеводородов [3].

 

1. Элементный состав нефти и газа

1.1. Состав нефти

 

Нефть представляет собой взаимный сопряженный раствор углеводородов и гетероатомных органических соединений. Надо подчеркнуть, что нефть – это не смесь веществ, а раствор углеводородов и гетероатомных органических соединений. Это означает, что при изучении нефти к ней надо подходить как к раствору.

Нефть – не просто растворенное вещество в растворителе, а взаимный раствор ближайших гомологов и иных соединений друг в друге. Наконец, сопряженным раствор назван в том смысле, что, растворяясь друг в друге, ближайшие по строению структуры образуют систему, представляющую нефть в целом.

Если нарушается сопряженное взаимное растворение ближайших компонентов, то может частично разрушиться и система нефти. Например, если разгонкой убрать из нефти средние фракции, то при соединении головных фракций легкого бензина с остаточными тяжелыми фракциями может и не произойти растворения, а часть смолистых веществ выпадет в осадок – система сопряженного взаимодействия будет нарушена.

Собственно нефть представляет собой жидкий ископаемый минерал, залегающий в пористых осадочных породах  земной коры, в трещинах, расселинах и других пустотах материнских горных пород (гранитов, гнейсов, базальтов и т.п.)

Нефть представляет собой  темно-коричневую, иногда почти бесцветную, а иногда даже имеющую черный цвет жидкость.

Нефть является горючим ископаемым наряду с каменным углем, бурым углем  и сланцами, которые получили название каустоболитов. В отличие от других горючих ископаемых нефть состоит  из готовой смеси различных углеводородов, тогда как для получения углеводородов из твердых горючих ископаемых требуется специальная термическая обработка. Поэтому нефть является ценнейшим сырьем как для получения разнообразных моторных топлив и смазочных масел, так и продуктов нефтехимического синтеза [2; 9].

1.2. Химический  состав нефти

С позиций химии нефть  – сложная многокомпонентная  и взаиморастворимая смесь около 1000 индивидуальных веществ: жидкие углеводороды с числом углеродных атомов до С100 и более (до 500 индивидуальных веществ или обычно 80-90% по массе), гетероатомные      органические      соединения  (около 5%): преимущественно сернистые, затем кислородные и азотистые, металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые), растворенные углеводородные газы (С₁ – С₄, от десятых долей до 4%), вода (от следов до 10%), минеральные соли (главным образом хлориды, 0,1-4000 мг/л и более), растворы солей органических кислот, механические примеси (частицы глины, песка, известняка).

По химическому составу  нефти различных месторождений  весьма разнообразны. Поэтому обсуждение можно вести лишь о составе, молекулярном строении и свойствах «среднестатистической» нефти.

Основной элементный состав нефти состоит: углерод (от 82,5 до 87,0%), водород (от 11,5 до 14,5%), кислород (от,05 до 0,35%, редко до 0,70%), азот (до 1,8%), сера (до 5,3%, редко до 10%).

Кроме названных, в нефти  обнаружено еще более 50 элементов, но в незначительных количествах, в том числе металлы (кальций, магний, железо, алюминий, ванадий, никель, натрий и др) и галогены (хлор и йод).

Содержание указанных  соединений и примесей в сырье  разных месторождений колеблется в широких пределах, поэтому говорить о среднем химическом составе нефти можно только условно [10; 12].

1.3. Элементный и изотопный состав нефтей и природных газов

Несмотря на то, что нефть  залегает в различных геологических  условиях, элементный состав ее колеблется в узких пределах. Он характеризуется обязательным наличием пяти химических элементов – углерода, водорода, серы, кислорода и азота при резком количественном преобладании первых двух. Содержание углерода в нефтях колеблется в пределах 83-87%, в природных газах 42-78%. Водорода в нефтях 11-14%, в газах 14-24%. Из других элементов в нефтях чаще всего встречается сера. Ее содержание в отдельных нефтях достигает 6-8%. В природных газах сера обычно содержится в виде сероводорода, количество которого иногда достигает 23% (Астраханское месторождение) и даже более 40% (Техас).

Содержание кислорода  в нефтях иногда достигает 1-2%. В природных  газах кислород присутствует преимущественно  в виде СО₂, количество которого изменяется от концентраций, близких к нулю, до почти чистых углекислых газов (80% СО₂ – Семидовское месторождение в Западной Сибири, 99% СО₂ – Нью-Мехико).

Содержание азота в  нефтях не превышает 1%, а в природных  газах может достигать десятков процентов. Некоторые природные газы почти полностью состоят из азота (85-95 % N₂, месторождение Вест-Брук в Техасе).

В природных газах присутствуют гелий, аргон и другие инертные газы. Содержание гелия в газах обычно менее 1-2%, хотя в некоторых случаях  оно достигает 10%. Концентрация аргона в газах, как правило, не превышает 1%, и лишь в некоторых случаях достигает 2%.

В составе нефти в очень  малых количествах присутствуют и другие элементы, главным образом  металлы: алюминий, железо, кальций, магний, ванадий, никель, хром, кобальт, германий, титан, натрий, калий и др. Обнаружены также фосфор и кремний.

Содержание этих элементов  не превышает нескольких долей процента, определяется геологическими условиями залегания нефти. Так, основным элементами мезозойских и третичных нефтей является железо. В палеозойских нефтях Волго-Уральской области повышенное содержание ванадия и никеля. Считается, что часть микроэлементов находится в нефти с момента ее образования в осадочных породах, а другая часть накапливается в последующий период существования нефтей.

 

Элементный состав некоторых нефтей:

Месторождение	C	H	O	S	N
Охинское (Сахалин)	87,15	11, 85	0,27	0,30	0,43
Грозненское	85,90	13,10	0,80	0,13	0,07
Тюменское (Западная Сибирь)	85,92	12,88	0,36	0,66	0,18
Сураханское (Азербайджан)	85,30	14,10	0,54	0,03	0,03
Ромашкинское (Татарстан)	83,34	12,65	0,21	1,62	0,18
Коробковскае (Волгоградская  обл.)	85,10	13,72	0,02	1,07	0,09
Могутовское (Оренбургская обл.)	83,85	12,02	0,85	3,00	0,28
Радаевское (Куйбышевская обл.)	82,78	11,72

 

Большой интерес для выяснения  геохимической истории нефтей представляет изотопный состав нефтей, т.е. соотношение в них изотопов углерода, водорода, серы и азота. По имеющимся данным, отношение масс различных изотопов в нефтях составляет: ¹²С/¹³С 91-94, Н/Д (¹Н/²Н) 3895-4436, ³²S/³⁴S – 22-22,5, ¹⁴N/¹⁵N – 273-277.

Различные компоненты одной  и той же нефти имеют неодинаковый изотопный состав элементов. Низкокипящие фракции характеризуются облегченным составом углерода. Различие в протонном составе наблюдается и для отдельных классов соединений (например, ароматические углеводороды богаче изотопом ¹³С, чем парафиновые углеводороды) [7; 8].

1.4. Алканы нефти

Алканы занимают исключительно  важное место среди углеводородов  нефти. Так, природные газы представлены почти исключительно алканами.