Месяц: Август 2015

Крылатыми стали слова Д.И. Менделеева о том, что сжигать нефть — это все равно, что растапливать печь ассигнациями. Наш современник американский ученый Р. Лэпп в одной из своих статей вторит ему: «Я считаю варварством сжигание уникального наследия Земли — углеводородов — в форме нефти и природного газа».

К сожалению, сегодня более 90 % добытых нефти и газа сжигаются в промышленных топках и двигателях машин. Между тем, они являются ценным сырьем для переработки.

В настоящее время из нефти производят не только топлива (бензин, керосин, дизтопливо), но также масла и смазки, столь необходимые любому механизму.

Синтетический каучук, вырабатываемый из нефти, является основой для изготовления всевозможных резиновых изделий. Основной потребитель каучука — автомобильная промышленность: на покрышки одного «Москвича» его требуется 24 кг, а на шины самосвала «БелАЗ» — 2 т.

Пластмассы — еще один широко применяемый продукт переработки нефти. Они используются при изготовлении автомобилей, в самолето- и ракетостроении, в машиностроении и в быту. В самолетах гражданской авиации из пластмассы изготовлено около 60 тысяч различных деталей. На каждую автомашину «Форд» расходуется более 100 кг пластмасс.

Трудно представить себе жизнь без разнообразных предметов одежды из синтетических волокон, основой для производства которых служит нефть. Синтетические ткани широко используются как электроизоляционный и облицовочный материал в автомобилях, железнодорожных вагонах, морских и речных судах.

Из нефти получают также самые различные моющие вещества, спирты, гербициды, взрывчатые вещества, медицинские препараты, серную кислоту и многое другое.

Углеводородные газы также являются сырьем для производства широкой гаммы продуктов. Из метана, например, сначала получают метанол и далее — формальдегид, используемый для производства пластмасс, обработки семян, дезинфекции. Из метана же получают хлороформ, используемый в медицине, и четыреххлористый углерод, применяемый для борьбы с вредителями в сельском хозяйстве.

Современная нефтехимия начинается с этилена. Самый известный продукт его переработки — полиэтилен, впервые полученный в 1934 г. Кроме того, из этилена вырабатывают уксусную кислоту, этиленгликоль (спирт, применяемый, в частности, для осушки газов), поливинилхлорид (полимер, используемый для изготовления изоляционных материалов) и др. Раньше этилен получали при переработке нефти. Так, из 1 тонны легкого бензина выход этилена составлял около 300 кг, а из 1 тонны вакуумного газойля — 180 кг. Значительно большее количество этилена получают из углеводородных газов. Из 1 тонны этана выход этилена составляет до 800 кг, а из 1 тонны пропана — 420 кг. В настоящее время в США, Канаде и ряде других стран действует значительное количество мобильных установок, перерабатывающих углеводородные газы непосредственно на промысле.

Из этана получают этиловый (винный) спирт, являющийся исходным сырьем для получения многих других продуктов. Сероводород — сырье для извлечения серы, из которой затем вырабатывают серную кислоту.

Еще одно направление переработки нефти и газа — это получение на их основе белковой биомассы. Делают это специально подобранные микроорганизмы. Получаемые белки безвредны для животных, а также для человека, употребляющего мясо этих животных. В нашей стране имеется ряд заводов, производящих синтетический белок из нефти в промышленных масштабах. [Коршак А.А., Шаммазов A.M. Основы нефтегазового дела.]

Преимущества нефти и газа перед другими источниками энергии заключаются в относительно высокой теплоте сгорания и в простоте использования с технологической точки зрения.

Так, при полном сгорании 1 кг нефти выделяется 46 МДж тепла, 1 м³ природного газа 36 МДж, 1 кг антрацита 34 МДж, 1 кг бурого угля — 9,3 МДж, 1 кг дров — 10,5 МДж. Если массу нефти принять за единицу, то для получения эквивалентного количества тепла масса антрацита должна составить 1,4; бурого угля — 5,0; дров — 4,4. Аналогичным достоинством обладает газ. Это дает огромные преимущества при транспортировке.

Теперь сравним различные энергоносители с точки зрения технологичности. Нефть и газ транспортируются, в основном, по трубопроводам, работающим в любое время года и суток. Чтобы перекачать нефть (газ), а затем подать её (его) в топку, достаточно включить насос (компрессор), а порой просто открыть задвижку (кран). Транспортировка же твердого топлива требует обязательного проведения погрузочно-разгрузочных работ. Движение транспортных средств с углем, как правило, связано с простоями (при погрузке-разгрузке, заносах и т.д.). Загрузка твердых топлив в топку очень часто связана с большими затратами ручного труда.

Применение газа вместо угля дает большую экономию времени и средств, улучшает условия труда, а также санитарное состояние городов, жилых домов и предприятий. Поэтому в настоящее время почти все тепловые станции Урала и Европейской части России переведены на газ. проводится большая работа по газификации малых городов и сел.

Пик добычи нефти (4,06 млрд. т/год) ожидается в 2020 г., после чего ожидается период ее стабилизации. Ресурсы газа значительно более велики. Их хватит на несколько сот лет.

Таким образом, нефть и газ в ближайшей перспективе останутся основными источниками энергии для человечества. [Коршак А.А., Шаммазов A.M. Основы нефтегазового дела.]

Нефть — горючая, маслянистая жидкость, преимущественно темного цвета, представляет собой смесь различных углеводородов. В нефти встречаются следующие группы углеводородов: метановые (парафиновые) с общей формулой C_nH_2n+2; нафтеновые — C_nH_2n; ароматические — C_nH_2n-6. Преобладают углеводороды метанового ряда (метан CH₄, этан C₂H₆, пропан C₃H₈ и бутан C₄H₁₀), находящиеся при атмосферном давлении и нормальной температуре в газообразном состоянии. Пентан C₅H₁₂, гексан C₆H₁₄ и гептан C₇H₁₆ неустойчивы, легко переходят из газообразного состояния в жидкое и обратно. Углеводороды от C₈H₁₈ до C₁₇H₃₇ — жидкие вещества. Углеводороды, содержащие больше 17 атомов углерода — твердые вещества (парафины). В нефти содержится 82-87 % углерода, 11-14 % водорода (по весу), кислород, азот, углекислый газ, сера, в небольших количествах хлор, йод, фосфор, мышьяк и т.п.

В пластовых условиях свойства нефти существенно отличаются от атмосферных условий.

Движение нефти в пласте зависит от пластовых условий: высокие давления, повышенные температуры, наличие растворенного газа в нефти и др. Наиболее характерной чертой пластовой нефти является содержание в ней значительного количества растворенного газа, который при снижении пластового давления выделяется из нефти (нефть становится более вязкой и уменьшается ее объем, иногда на 50-60%).

В пластовых условиях изменяется плотность нефти, она всегда меньше плотности нефти на поверхности.

Важной характеристикой нефти в пластовых условиях является газосодержание — количество газа, содержащееся в одном кубическом метре нефти. Для нефтяных месторождений России газовый фактор изменяется от 20 до 1000 м³/г.

Другое основное свойство нефти — испаряемость. Нефть теряет легкие фракции, поэтому она должна храниться в герметичных сосудах.

Нефть, извлекаемая из скважин, содержит газы органического (от CH₄ до C₄H₁₀) и неорганическою (H₂S, CO₂) происхождения, пластовую воду с растворенными солями, механические примеси (песок, глина, известняк). Перед транспортировкой потребителям от нефти отделяют газы, механические примеси, основную часть воды и солей.

Для аттестации нефти по физико-химическим свойствам, степени подготовки, содержанию сероводорода и легких меркаптанов в 2002 году был введен ГОСТ Р 51858-2002 Нефть. Общие технические условия.

Согласно ГОСТ Р 51858-2002 условное обозначение нефти состоит из четырех цифр, соответствующих обозначениям класса, типа, группы и вида нефти (таблицы 1.1, 1.2, 1.3, 1.4). При поставке нефти на экспорт к обозначению типа добавляется индекс «э». Структура условного обозначения нефти:

В зависимости от массовой доли серы нефть разделяют на классы 1-4 (таблица 1.1)

По плотности (отношение массы к объему), а при поставке на экспорт — дополнительно по выходу фракций и массовой доле парафина, нефть подразделяют на пять типов (таблица 1.2):
0 — особо легкая;
1 — легкая;
2 — средняя;
3 — тяжелая;
4 — битуминозная.

Примечание: Если нефть по одному из показателей (плотности или выходу фракций) относится к типу с меньшим номером, а по другому — к типу с большим номером, то нефть признают соответствующей типу большим номером.

По степени подготовки нефть подразделяют на группы 1-3 (таблица 1.3)

Примечание: Если по одному из показателей нефть относится к группе с меньшим номером, а по другому — к группе с большим номером, то нефть признают соответствующей группе с большим номером.

По массовой доле сероводорода и легких меркаптанов нефть подразделяют на 2 вида (таблица 1.4).

Примечания: Нормы по показателям таблицы 1.4 являются факультативными до 1 января 2009 г. Определяются для набора данных.

После подготовки нефти и приведению её согласно ГОСТ Р 51858-2002, при помощи насосов внешней перекачки, нефть направляют в систему магистральных нефтепроводов. [Лебедьков А.Е., Кан А.В., Андреев А.Е., Лушникова Л.Е. Справочник инженера по подготовке нефти]