Реферат по химии Тема: Ямальская нефть Работу
Скачать 413.39 Kb.
|
| ГБОУ СОШ №183 с углубленным изучением английского языка Центрального района Санкт-Петербурга Реферат по химии Тема: Ямальская нефть Работу выполнил ученик 9 класса Инякин Михаил Учитель: Зелинская Анжелика Алексеевна Санкт-Петербург 2013 Содержание Введение…………………………………………………………………с.3 Глава1. Нефть как природный источник углеводородов…………..с.5
Глава 2. Освоение нефтяных запасов Ямала………………………...с.17 2.1. Начало освоения Ямала………………………………………..с.17 2.2. Добыча нефти на Ямале………………………………………..с.19 2.3.Особенности нефти Ямала……………………………………...с.24 Глава 3. Экологические проблемы Ямала и их решения …………… с.27 Заключение………………………………………………………………с.33 Список источников и литературы……………………………………..с.36 Приложение 1……………………………………………………………с.39 Введение Я выбрал эту тему, потому что я переехал в Санкт-Петербург с Ямала, из города Ноябрьска, где нефтяная промышленность является главной отраслью экономики. Мои родители работали в этой отрасли, и я решил изучить нефтяную промышленность Ямала и, может быть, работать там. Нефть занимает ведущее место в экономике и топливно-энергетическом балансе России: она используется как источник сырья и топлива. Нефтедобыча на Ямале началось не так давно, но уже занимает ведущее место в нефте- и газодобыче России. Разработка Ямальских месторождений ещё не закончилась, и будет продолжаться. Ямальские месторождения молодые ( им примерно 50 лет), тогда как Бакинскому и Грозненскому более 100 лет. В настоящее время 2/3 нефти добывается в Тюменской области , в том числе и в Ямало-Ненецком автономном округе. Цель реферата – изучить материал о добычи нефти в Ямало-Ненецком автономном округе. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
Изучение материала о нефти я начал с учебников по химии для 10 класса. В главе третьей «Углеводороды» дано определение нефти – природного источника углеводородов, её состав и свойства, способы переработки. Книга «Геология и геохимия нефти и газа», подобранная с помощью библиографов Российской национальной библиотеки позволила найти ответ на некоторые наиболее трудные вопросы, например о перегонке и крекинге нефти. Полезными источниками для написания второй главы были учебник по географии для 9 класса, сайты Ямало-Ненецкого автономного округа и «Газпрома». Глава 1. Нефть как природный источник углеводородов
Нефть (см.рис.1) — жидкое горючее полезное ископаемое, которое залегает в горных породах на глубине от 1 км и более. Нефть — природная сложная смесь углеводородов, в основном алканов1 линейного и разветвленного строения, содержащих в молекулах от 5 до 50 атомов углерода, с другими органическими веществами. Состав ее существенно зависит от места ее добычи (месторождения), она может, помимо алканов, содержать циклоалканы2 и ароматические углеводороды3. Нефть представляет собой маслянистую жидкость, цвета от светло-желтого до темно-бурого, имеющую специфический запах; плотность различных нефтей колеблется от 0,65-1,05 г/см3. [7; 12, с. 58; 14, c. 88] Газообразные и твердые компоненты нефти растворены в ее жидких составляющих, что и определяет ее агрегатное состояние. Нефть не растворима в воде. Ее плотность меньше, чем у воды, поэтому, попадая в нее, нефть растекается по поверхности, препятствуя растворению кислорода и других газов воздуха в воде. Попадая в природные водоемы, нефть вызывает гибель микроорганизмов и животных, приводя к экологическим бедствиям и даже катастрофам. (см.рис.2) Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть — жидкие углеводороды (> 500 веществ или обычно 80—90 % по массе) и гетероатомные органические соединения4 (4—5 %), преимущественно сернистые (около 250 веществ), азотистые (> 30 веществ) и кислородные (около 85 веществ), а также металлоорганические соединения (в основном ванадиевые и никелевые); остальные компоненты — растворённые углеводородные газы (C1-C4, 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 и др., механические примеси. [7] Класс углеводородов, по которому нефти даётся наименование, должен присутствовать в количестве более 50 %. Если присутствуют углеводороды также и других классов и один из классов составляет не менее 25 %, выделяют смешанные типы нефти: метано-нафтеновые, нафтено-метановые, ароматическо-нафтеновые, нафтено-ароматические, ароматическо-метановые и метано-ароматические; в них первого компонента содержится более 25 %, второго — более 50 %. [3, c. 73] Представляя собой смесь различных веществ, нефть не имеет постоянной температуры кипения. Каждый ее компонент сохраняет в смеси свои индивидуальные физические свойства, что и позволяет разделить нефть на ее составляющие. Для этого ее очищают от механических примесей, серосодержащих соединений и подвергают так называемой фракционной перегонке. [12, c. 58]
Нефть — жидкость от светло-коричневого (почти бесцветная) до тёмно-бурого (почти чёрного) цвета (хотя бывают образцы даже изумрудно-зелёной нефти). Средняя молекулярная масса 220—300 г/моль (редко 450—470). Плотность 0,65—1,05 (обычно 0,82—0,95) г/см³; нефть, плотность которой ниже 0,83, называется лёгкой, 0,831—0,860 — средней, выше 0,860 — тяжёлой. Плотность нефти, как и других углеводородов, сильно зависит от температуры и давления. Она содержит большое число разных органических веществ и поэтому характеризуется не температурой кипения, а температурой начала кипения жидких углеводородов (обычно >28 °C, реже ≥100 °C в случае тяжёлых не́фтей) и фракционным составом — выходом отдельных фракций, перегоняющихся сначала при атмосферном давлении, а затем под вакуумом в определённых температурных пределах, как правило, до 450—500 °C (выкипает ~ 80 % объёма пробы), реже 560—580 °C (90—95 %). Температура кристаллизации от −60 до + 30 °C; зависит преимущественно от содержания в нефти парафина (чем его больше, тем температура кристаллизации выше) и лёгких фракций (чем их больше, тем эта температура ниже). Вязкость изменяется в широких пределах (от 1,98 до 265,90 мм²/с для различных не́фтей, добываемых в России), определяется фракционным составом нефти и её температурой (чем она выше и больше количество лёгких фракций, тем ниже вязкость), а также содержанием смолисто-асфальтеновых веществ (чем их больше, тем вязкость выше). Удельная теплоёмкость 1,7—2,1 кДж/(кг∙К); удельная теплота сгорания (низшая) 43,7—46,2 МДж/кг. [3, c. 68; 7] Нефть — легковоспламеняющаяся жидкость; температура вспышки от — 35 до +121 °C (зависит от фракционного состава и содержания в ней растворённых газов). Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях не растворима в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии5. В технологии для отделения от нефти воды и растворённой в ней соли проводят обезвоживание и обессоливание. [12, c. 58; 14, c. 88]
Фракционная перегонка — физический способ разделения смеси компонентов с различными температурами кипения. [12, c. 59] В связи с тем, что в состав нефти входят углеводороды с различной молекулярной массой и с различной температурой кипения, переработку ее осуществляют путем разделения на отдельные части, называемые фракциями. Такое разделение осуществляется путем нагревания нефти, при котором составляющие ее части превращаются в парообразное состояние. В первую очередь достигается превращение в пары углеводородов с малой молекулярной массой, а по мере повышения температуры начинают кипеть углеводороды с большей молекулярной массой и т. д. При охлаждении парообразных углеводородов они переходят в жидкое состояние, что позволяет собирать отдельные фракции в соответствующих приемниках. (см.рис.3) В лабораторных условиях такое разделение осуществляется в устройствах, называемых приборами для перегонки. (см.рис.4) Как происходит перегонка в лабораторных условиях: В колбу емкостью 0,5 л наливают 100-150 мл. Помещают в нефть несколько стеклянных капилляров или фарфоровой крошки для равномерного кипения и закрывают пробкой с термометром, градуированным на 360°С. В холодильник пускают воду. Начинают медленно нагревать нефть на электроплитке или горелке через асбестированную сетку6, температура беспрерывно повышается. Собирают в колбу или пробирку первую фракцию до температуры 150°С. Уровень жидкости в пробирке отмечают восковым карандашом. После этого необходимо удалить воду из холодильника и только тогда в интервале температур 150-200°С можно собирать в другую колбу вторую фракцию, также отмечая уровень жидкости. Наконец, до температуры 300°С собирают третью фракцию. Полученные фракции представляют собой примерно бензин, лигроин и керосин. Поместив пробирки в штатив, легко видеть относительные количества фракций нефти. Для опыта следует брать нефть, не содержащую воду. От примеси воды нефть легко освободить нагреванием ее с гранулированным хлоридом кальция в колбе с обратным холодильником в течение часа или настаиванием с этим веществом в течение нескольких дней. В промышленности для этой цели используют специальные трубчатые печи для нагревания нефти. Проходя через обогреваемые трубы, углеводороды нефти превращаются в парообразное состояние и поступают в разделительную (ректификационную) колонну, в которой осуществляется разделение образовавшихся жидких продуктов на отдельные фракции.[13] Осуществляемая при этом перегонка получила название дробной или фракционной. При этом получаются следующие продукты перегонки: 1. Бензин. Содержит углеводороды, кипящие в пределах 40—200 °С. Молекулы углеводородов, входящих в эту фракцию, содержат обычно от пяти до одиннадцати атомных частиц углерода. Бензин — горючая смесь лёгких углеводородов с температурой кипения от 30 до 200 °C. (см.рис.5) 2. Лигроин (тяжелый бензин). Представляет собой фракцию с температурой кипения 120—240 °С. Лигроин — прозрачная желтоватая жидкость, смесь жидких углеводородов, получают при прямой перегонке нефти или крекинге нефтепродуктов. (см.рис.6) 3. Керосин. Содержит углеводороды с числом атомных частиц С2—Си, температура кипения этой фракции 150-310 "С. Керосин — смесь углеводородов, прозрачная, слегка маслянистая на ощупь, горючая жидкость, получаемая путём перегонки. (см.рис.7) 4. Газойль. Углеводороды, входящие в состав газойля, содержат С18—С25, а температура кипения их находится в пределах 270—350 °С. Газойль — смесь углеводородов различного строения, преимущественно С12—С35, и примесей (главным образом серо-, азот- и кислородсодержащих). (см.рис.8) После отгонки указанных фракций, получивших название светлых нефтепродуктов, остается темная вязкая жидкость — мазут. Мазут - жидкий продукт темно-коричневого цвета, остаток после выделения из нефти или продуктов ее вторичной переработки бензиновых, керосиновых и газойлевых фракций. (см.рис.9) Перегонкой мазута под уменьшенным давлением (под вакуумом) получают ряд ценных продуктов, которые могут быть использованы не только как топливо, но и в качестве сырья в различных отраслях промышленности. К таким продуктам переработки мазута относятся: соляровые масла, различные смазочные масла, вазелин, парафин. Остаток от перегонки мазута называется гудроном. (см.рис.10) Его используют для приготовления искусственного асфальта (природный асфальт представляет собой продукт, получаемый в результате окисления тяжелых нефтей или их остатков после улетучивания легких фракций). Фракционная перегонка нефти позволяет получить обычно не более 20% бензиновых фракций. С развитием применения двигателей внутреннего сгорания возрастала потребность в легкокипящих видах топлива, которые не могли быть получены в достаточных количествах при фракционной перегонке. Одновременно возрастала потребность и в получении специальных видов топлива, которые могут быть получены только при изменении химического состава углеводородов, входящих в состав нефти. Для увеличения выхода таких более ценных продуктов были предложены различные виды переработки, как нефти, так и нефтепродуктов, выделяемых при обычной фракционной перегонке. Одним из первых способов такой переработки был крекинг (от англ. — расщепление), предложенный в 1891 г. русским инженером В. Г. Шуховым. Сущность крекинга заключается в расщеплении при повышенной температуре крупных молекул углеводородов на более мелкие. При таком расщеплении из более крупных молекул предельных углеводородов получаются как молекулы алканов с меньшим числом атомных частиц углерода, так и молекулы алкенов, например: С16Н34 = С8Н18 + С8Н16. гексадекан октан октен Кроме этого, при крекинге получаются метан7, этан8, пропан9, а также водород, представляющие собой ценное сырье для химической промышленности. В настоящее время известно несколько видов крекинга, а также другие способы переработки нефти и нефтепродуктов, направленные на получение многих весьма важных веществ, которые нельзя получить при обычной перегонке нефти. Крекинг — термическое разложение нефтепродуктов, приводящее к образованию углеводородов с меньшим числом атомов углерода в молекуле. Различают несколько видов крекинга: термический, каталитический крекинг, крекинг высокого давления, восстановительный крекинг. Термический крекинг заключается в расщеплении молекул углеводородов с длинной углеродной цепью на более короткие под действием высокой температуры (470—550 °С). В процессе этого расщепления наряду с алканами образуются алкены: С16Н34 = С8Н18 + С8Н16. гексадекан октан октен Образовавшиеся углеводороды могут снова подвергаться крекингу с образованием алканов и алкенов с еще более короткой цепью атомов углерода в молекуле: С8Н18 = С4Н10 + С4Н8 Октан бутан бутен С4Н10 = С2Н6 + С2H4 бутан этан этен При обычном термическом крекинге образуется много низкомолекулярных газообразных углеводородов, которые можно использовать как сырье для получения спиртов, карбоновых кислот, высокомолекулярных соединений (например, полиэтилена). Каталитический крекинг происходит в присутствии катализаторов, в качестве которых используют природные алюмосиликаты состава nА12O3 * mSiO2. Осуществление крекинга с применением катализаторов приводит к образованию углеводородов, имеющих разветвленную или замкнутую цепь атомов углерода в молекуле. Содержание углеводородов такого строения в моторном топливе значительно повышает его качество, в первую очередь детонационную стойкость10 — октановое число бензина. Крекинг нефтепродуктов протекает при высоких температурах, поэтому часто образуется нагар (сажа), загрязняющий поверхность катализатора, что резко снижает его активность. Очистка поверхности катализатора от нагара — его регенерация — основное условие практического осуществления каталитического крекинга. Наиболее простым и дешевым способом регенерации катализатора является его обжиг, при котором происходит окисление нагара кислородом воздуха. Газообразные продукты окисления (в основном углекислый и сернистый газы) удаляются с поверхности катализатора. Каталитический крекинг — гетерогенный процесс, в котором участвуют твердое (катализатор) и газообразные (пары углеводородов) вещества. Регенерация катализатора — взаимодействие твердого нагара с кислородом воздуха — также гетерогенный процесс. (см.рис.11) Гетерогенные реакции (газ — твердое вещество) протекают быстрее при увеличении площади поверхности твердого вещества. Поэтому катализатор измельчают, а его регенерацию и крекинг углеводородов ведут в «кипящем слое», знакомом вам по производству серной кислоты. Сырье для крекинга, например газойль, поступает в реактор конической формы. Нижняя часть реактора имеет меньший диаметр, поэтому скорость потока паров сырья весьма высока. Движущийся с большой скоростью газ захватывает частицы катализатора и уносит их в верхнюю часть реактора, где из-за увеличения его диаметра скорость потока понижается. Под действием силы тяжести частицы катализатора падают в нижнюю, более узкую часть реактора, откуда вновь выносятся вверх. Таким образом, каждая крупинка катализатора находится в постоянном движении и со всех сторон омывается газообразным реагентом. Некоторые зерна катализатора попадают во внешнюю, более широкую часть реактора и, не встречая сопротивления потока газа, опускаются в нижнюю часть, где подхватываются потоком газа и уносятся в регенератор. Там также в режиме «кипящего слоя» происходит обжиг катализатора и возвращение его в реактор. Таким образом, катализатор циркулирует между реактором и регенератором, а газообразные продукты крекинга и обжига удаляются из них. Использование катализаторов крекинга позволяет несколько увеличить скорость реакции, уменьшить ее температуру, повысить качество продуктов крекинга. Полученные углеводороды бензиновой фракции в основном имеют линейное строение, что приводит к невысокой детонационной устойчивости полученного бензина.[12, c. 59-64]
Непосредственно сырая нефть практически не применяется (сырая нефть наряду с нерозином применяется для пескозащиты — закрепления барханных песков от выдувания ветром при строительстве ЛЭП и трубопроводов). Для получения из неё технически ценных продуктов, главным образом моторных топлив, растворителей, сырья для химической промышленности, её подвергают переработке. Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом балансе: доля её в общем потреблении энергоресурсов составляет 48 %. [7] В связи с быстрым развитием в мире химической и нефтехимической промышленности, потребность в нефти увеличивается не только с целью повышения выработки топлив и масел, но и как источника ценного сырья для производства синтетических каучуков и волокон, пластмасс, ПАВ, моющих средств, пластификаторов, присадок, красителей. Среди получаемых из нефти исходных веществ для этих производств наибольшее применение нашли: парафиновые углеводороды — метан, этан, пропан, бутаны, пентаны, гексаны, а также высокомолекулярные (10—20 атомов углерода в молекуле); нафтеновые; ароматические углеводороды — бензол, толуол, ксилолы, этилбензол; олефиновые и диолефиновые — этилен, пропилен, бутадиен; ацетилен. Нефть уникальна именно комбинацией качеств: высокая плотность энергии (на тридцать процентов выше, чем у самых качественных углей), нефть легко транспортировать (по сравнению с газом или углём, например). Истощение ресурсов нефти, рост цен на неё и др. причины вызвали интенсивный поиск заменителей жидких топлив.[6, 12, c. 64] Нефть занимает ведущее место в мировом топливно-энергетическом хозяйстве. Её доля в общем потреблении энергоресурсов непрерывно растёт: 3 % в 1900, 5 % перед 1-й мировой войной (1914—1918), 17,5 % накануне 2-й мировой войны (1939—1945), 24 % в 1950, 41,5 % в 1972, 48 % в 2004.[7] В настоящее время из нефти получают тысячи продуктов. Основными группами являются жидкое топливо, газообразное топливо, твердое топливо (нефтяной кокс), смазочные и специальные масла, парафины и церезины, битумы, ароматические соединения, сажа, ацетилен, этилен, нефтяные кислоты и их соли, высшие спирты. Эти продукты включают горючие газы, бензин, растворители, керосин, газойль, бытовое топливо, широкий состав смазочных масел, мазут, дорожный битум и асфальт; сюда относятся также парафин, вазелин, медицинские и различные инсектицидные масла. Масла из нефти используются как мази и кремы, а также в производстве взрывчатых веществ, медикаментов, чистящих средств, наибольшее применение продукты переработки нефти находят в топливно-энергетической отрасли. Например, мазут обладает почти в полтора раза более высокой теплотой сгорания по сравнению с лучшими углями. Он занимает мало места при сгорании и не дает твердых остатков при горении. Замена твердых видов топлива мазутом на ТЭС, заводах и на железнодорожном и водном транспорте дает огромную экономию средств, способствует быстрому развитию основных отраслей промышленности и транспорта. Однако в последние годы продукты переработки нефти все шире используются как сырье для химической промышленности. Около 8% добываемой нефти потребляются в качестве сырья для современной химии. Например, этиловый спирт применяется примерно в 150 отраслях производства. В химической промышленности применяются формальдегид (HCHO), пластмассы, синтетические волокна, синтетический каучук, аммиак, этиловый спирт и т.д. Продукты переработки нефти применяются и в сельском хозяйстве. Здесь используются стимуляторы роста, протравители семян, ядохимикаты, азотные удобрения, мочевина, пленки для парников и т.д. В машиностроении и металлургии применяются универсальные клеи, детали и части аппаратов из пластмасс, смазочные масла и др. Прессованная сажа идет на огнестойкие обкладки в печах. В пищевой промышленности применяются полиэтиленовые упаковки, пищевые кислоты, консервирующие средства, парафин, производятся белково-витаминные концентраты, исходным сырьем, для которых служат метиловый и этиловый спирты и метан. В фармацевтической и парфюмерной промышленности из производных переработки нефти изготовляют нашатырный спирт, хлороформ, формалин, аспирин, вазелин и др. Производные нефтесинтеза находят широкое применение и в деревообрабатывающей, текстильной, кожевенно-обувной и строительной промышленности. [6, 12, c. 64] |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Реферат по химии В настоящее время установили, что нефть органического происхождения, т е она, как и уголь, возникла в результате преобразования органических... | | Если закончится нефть и газ на Земле Но нефть и газ относится к числу исчерпаемых и невозобновимых ресурсов. Что же будет, когда они исчезнут? |
| Реферат Тема : Антарктида Работу |  | Как нефть попадает в море? Этот вопрос нуждается в дальнейшем изучении. Пытаются также сжигать разлившуюся нефть или засыпать её известью, песком и другими... |
| Поступление в аспирантуру: тема диссертации, вступительный реферат и сдача экзаменов Тема диссертации, вступительный реферат и сдача экзаменов взаимосвязаны между собой вокруг фигуры научного руководителя. Поэтому... | | Доклад-д/з-инструкция-проект Если студент пишет курсовую работу, то он не пишет реферат. В этом случае вместо оценки за реферат, необходимо указать оценку за... |
| Вода энергоноситель, способный заменить нефть Вода становится самым эффективным видом топлива, способным заменить нефть, уголь, природный газ, уран. Многие вещества, которые традиционно... | | «тема рефератА» Реферат поступающего в аспирантуру представляет собой научную работу по тематике предполагаемого диссертационного исследования |
| Задание на контрольную работу по дисциплине С помощью редактора Word составить и напечатать реферат по Вашей теме контрольной работы. Реферат должен быть сдан преподавателю... | | Реферат студентки 4 курса Социальные гарантии гражданам, потерявшим работу; высвобожденным с предприятия; впервые ищущим работу |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Актуальная книга с учетом того, что в 2006 году ртс запустила в обращение фьючерс на нефть. Тем, кто захотят попробовать себя в торговле... | | Контрольная работа по психологии Тема память Для подготовки к экзамену необходимо написать реферат на выбранную тему и выполнить контрольную работу |
| Реферат Бытовая химия Целью иследования является : подробное изучение материалов о бытовой химии, что она из себя представляет, а так же информации об... | | Реферат Бытовая химия Целью иследования является : подробное изучение материалов о бытовой химии, что она из себя представляет, а так же информации об... |
| Тема лекции, разделы и их содержание Предмет и задачи химии, её практическое значение. Химия и проблемы современной науки и общества. Роль химии в развитии лесохимического... | | Положение о конкурсе среди студентов и аспирантов юридических и исторических... Омской области на лучшую научную работу (реферат) по вопросам избирательного права и избирательного процесса |
