Природные источники углеводородов

Природные источники углеводородов

План

• Природные источники углеводородов
• Их переработка
• Обработка попутного нефтяного газа

Природные источники углеводородов

• Нефть  – это природная маслянистая горючая жидкость, обладающая специфическим запахом, темно-коричневого (черного, красного, синего, белого) цвета или бесцветная, состоящая из  сложной смеси углеводородов различной молекулярной массы (алканов, циклоалканов, аренов) и ряда других химических соединений. 

• Различают два вида нефти, в зависимости от плотности и содержания серы:
• Легкая  –   извлекается   насосами или фонтанным способом. Массовая доля серы – незначительно, вследствие чего ценность продукта выше. Используется    для производства горючих продуктов - бензина и керосина.
• Тяжелая  – добывается шахтным способом. Из-за содержания примесей данный вид горючего ископаемого требует дополнительной очистки. Применяется для изготовления различных масел, мазута.
• К преимуществам применения топлива можно отнести – простоту, дешевизну добычи и беспроблемность транспортировки.
• К недостаткам – низкую ресурсообеспеченность, то есть соотношение между количеством ресурсов и размерами их использования.

Природный газ

• Природный газ   — это смесь газов, образовавшихся в недрах земли посредством анаэробного разложения органических веществ. Содержание углеводородов в природном ресурсе низкое, 80- 97% составляет метан и незначительный процент – пропан, бутан, этан.
• Преимущества данного вида топлива – простота добычи и транспортировки, экономичность.
• Недостатки – сложность межконтинентальной транспортировки с помощью дорогостоящих танкеров.
• Природный газ не имеет запаха, но для обнаружения протечек вещества в быту, в него добавляют специальные компоненты – меркаптаны. Это связано с тем, что смесь метана с воздухом взрывоопасна, небольшая искра способна спровоцировать происшествие.

Попутный нефтяной газ

• Попутный нефтяной газ – это смесь газообразных углеводородов, содержащихся в нефти и выделяющихся при ее добыче и подготовке. Чем ниже молекулярная масса алкана, тем выше его концентрация в природном ресурсе.
• Смесь бутана и пропана образует сжиженный газ, который применяется в качестве бытового топлива.
• В зависимости от содержания углеводорода попутный газ делится на следующие группы:
• чистый  (95–100%);
• углеводородный с примесью углекислого газа 4-20%;
• углеводородный с примесью азота 3-15%;
• углеводородно-азотный,  содержанием примесей до 50% соответственно.

Каменный уголь

• Данный вид горючего ископаемого относится к твердым, и представляет собой многокомпонентную смесь углеводородов, азота, серы, кислорода и неорганических веществ. Доля углерода составляет 80 %, остальные 20% -  органические и неорганические компоненты. Чем выше содержание газа, тем большей теплотворностью обладает вещество, чем ниже – тем дольше уголь может храниться.
• Образование данного вида горючего ископаемого проходит в два этапа:
• Появление торфа из остатков растений и живых организмов.
• Формирование твердого угля.
• Данный вид топлива является достаточно перспективным для получения ряда химических продуктов и энергии.

Их переработка

• Полезные ископаемые требуют переработки для дальнейшего использования и получения необходимых продуктов.
• Переработка нефти
• В сыром виде данный ресурс не применяется. Переработка может быть первичной и вторичной.
• 1. Первичная переработка  –   заключается в ректификации нефти, путем ее нагревания, не приводящая к химическим изменениям вещества. В процессе повышения температуры улетучиваются сначала легкокипящие элементы, затем требующие более высокой температуры.

Схема ректификационной колонны

• На подготовительном этапе требуется очитка нефти от воды, солей и твердых механических частиц. Далее вещество поступает в трубчатую печь, где подвергается нагреванию до 350 °С. Горячий состав перемещается в нижнюю часть ректификационной колонны, в которой осуществляется испарение отдельных фракций на разные уровни, в зависимости отих температуры кипения:
• ректификационные газы (верхняя часть,  температура кипения не более 40  о С);
• бензиновая фракция (35 -200  о С);
• лигроиновая фракция (150 - 250  о С);
• керосиновая фракция (190 - 300  о С);
• дизельную фракцию (200 -300  о С);
• мазут (нижняя часть колонны, температура кипения более 350  о С).

2. Вторичная

• крекинг и риформинг – необходимы для повышения выхода после переработки более дорогих    и качественных фракций.
• Крекинг  – способ обработки мазута путем нагревания с совместным воздействием катализатора, для увеличения выхода бензиновой фракции.
• Риформинг  – направлен на улучшение качественных характеристик бензиновой фракции путем реакций дегидроциклизации.

Переработка природного газа

• Содержание примесей в природном газе затрудняет его дальнейшую транспортировку и использование. В связи с этим он подвергается переработке:
• Сушке – для удаления серы и воды.
• Переработка производственным методом  в целях придания товарного вида:

• термохимическим способом – при высокой температуре и давлении; физико-энергетическим – охлаждением или нагреванием ресурса для его сжатия и деления; химико-каталитическим – методом парциального окисления  или паровой, углекислой конверсии.
• термохимическим способом – при высокой температуре и давлении;
• физико-энергетическим – охлаждением или нагреванием ресурса для его сжатия и деления;
• химико-каталитическим – методом парциального окисления  или паровой, углекислой конверсии.
• В результате процессов образуются вещества:  источники энергии и химические продукты (аммиак, уксусная кислота, метонол и др.).

Обработка попутного нефтяного газа

• Концентрация продуктов нефтепереработки негативно влияет на экологию и здоровье населения. В связи с этим возникла необходимость в переработке ПНГ и практическом применении.
• Существуют несколько способов утилизации и переработки:
• Фракционный метод – основан на разделении газа на компоненты.
• Закачка в пласт нефти, для повышения давления и увеличения объемов добычи.
• Мембранная очистка с дальнейшим сжижением и использованием для получения топлива и нефтехимического сырья.
• Переработка в сжиженный газ.

Переработка каменного угля

• Переработка данного вида ресурса называется коксованием, которое осуществляется путем накаливания угля до 900-1100°С без доступа воздуха. 
• В результате получаются следующие продукты:
• кокс с высоким содержанием углерода;
• коксовый газ;
• каменноугольная смола.
• Более 90% всей энергии, потребляемой человечеством в настоящее время, добывается из ископаемых природных органических соединений. ПО своим свойствам газ превосходит нефть.