"Oil & Gas Kazakhstan"

международная выставка

  
  
  

Хім склад нафти і газу

В найкращому сорті вугілля - антрациті, приміром, на вуглець припадає 94%. Останнє дістається водню, кисню і якимсь іншим елементам.
Природно, чистого вугілля в природі фактично не буває: його пласти завжди засмічені порожній породою, різними вкрапленнями і включеннями ... Але в цьому випадку ми говоримо не про пластах, родовищах, а тільки про вугілля як такому.
В нафти міститься практично стільки ж вуглецю, скільки і в кам'яному вугіллі - близько 86%, а ось водню побільше - 13% проти 5-6% у вугіллі. Зате кисню в нафти абсолютно не достатньо - лише 0,5%. Крім того, в ній є також азот, сірка та інші мінеральні речовини.
Така спільність по елементного складу, природно, не могла пройти непоміченою для вчених. І тому нафту спільно з газом відносять до того ж класу гірських порід, що вугілля (антрацит, кам'яне і буре), торф і сланці, а конкретно - до класу каустобиолитов.
Це замудрували слово складене з 3-х грецьких слів: kaustikos - пекучий, bios - життя і lithos - камінь. Зможете зараз перевести самі.
Така назва може здатися не зовсім чітким. Як це до класу камінчиків, нехай органічного походження, нехай навіть і горючих, можна віднести водянисту нафту, а тим паче природний газ? ...
Зауваження повністю резонне. Але, напевно, Ви здивуєтеся ще більше, коли дізнаєтеся, що нафту специ відносять до мінералів (хоча латинське слово minera значить "руда"). Спільно з газом вона належить до горючих корисних копалин.

Так склалося історично, і не нам з Вами цю систематизацію поміняти. Просто давайте враховувати, що мінерали бувають не тільки лише жорсткими.
У хім відношенні нафту - складна суміш вуглеводнів, підрозділяється на дві групи - томну і легку нафту. Легка нафта містить приблизно на два відсотки менше вуглецю, ніж томна, зате відповідно, більша кількість водню і кисню.
Головну частину нафт становлять три групи вуглеводнів - алкани, нафти і арени.
Алкани (В літературі Ви зможете також зіткнутися з найменуваннями граничні вуглеводні, насичені вуглеводні, парафіни) хімічно більш стійкі. Їх загальна формула СnH (2n 2). Якщо число атомів вуглецю в молекулі менше 4, то при атмосферному тиску алкани будуть газоподібними.

При 5-16 атомах вуглецю це води, а вище - вже тверді речовини, парафіни.

К нафтенов відносять алициклические вуглеводні складу CnH2n, CnH (2n-2) і CnH (2n-4). В нефтях содердітся більшою мірою циклопентан С5Н10, циклогексан С6Н10 та їх гомологи. І в кінці кінців, арени(Ароматичні вуглеводні).

Вони істотно біднішими воднем, співвідношення вуглець / водень в аренах найвище, набагато вище, ніж в нафти в цілому. Зміст водню в нафтах коливається в широких межах, але в середньому може бути прийняте на рівні 10-12% тоді як вміст водню в бензолі 7,7%. А що гласить про складні поліциклічних з'єднаннях, в ароматичних кільцях яких багато ненасичених зв'язків вуглець-вуглець!

Вони складають базу смол, асфальтенів та інших попередників коксу, і будучи дуже нестабільними, ускладнюють життя нафтопереробникам.

Крім вуглецевої частини в нафті є асфальто-смолиста складова, порфірини, сірка і зольна частина.

Асфальто-смолиста частина - чорне щільне речовина, яка почасти розчиняється в бензині. Растворяющуюся частина іменують асфальтеном, а нерастворяющуюся, зрозуміло, смолою.
Порфірини - особливі органічні сполуки, що мають у своєму складі азот. Багато вчених вважають, що колись вони утворилися з хлорофілу рослин і гемоглобіну тварин.
Сірки в нафті буває досить багато - до 5%, і вона приносить чимало клопоту нафтовикам, викликаючи корозію металів.
І, зрештою, зольна частина. Це те, що залишається після спалювання нафти. В золі, зазвичай містяться сполуки заліза, нікелю, ванадію і деяких інших речовин.

Про їх використання ми поговоримо в майбутньому.
До сказаного, мабуть, можна додати, що геологічний сусід нафти - природний газ - теж складне за своїм складом речовину. Найбільше - до 95% за обсягом - в цій консистенції метану. Знаходяться також етан, пропан, бутан та інші алкани - від С5 і вище.

Більш кропіткий аналіз дозволив знайти в природному газі і маленькі кількості гелію.
Впровадження природного газу розпочалося здавна, але вироблялося спочатку тільки в місцях його природних виходів на поверхню. У Дагестані, Азербайджані, Ірані та інших східних районах здавна горіли ритуальні "нескінченні вогні", поруч з ними процвітали за рахунок паломників храми.
Пізніше відзначені випадки впровадження природного газу, одержуваного з пробурених свердловин або колодязів і шурфів, що споруджуються для різних цілей. Ще в першому тисячолітті нашої ери в китайській провінції Сичуань при бурінні свердловин на сіль було відкрито газове родовище Цзилюцзинь. Зручні люди з Сичуаня досить скоро навчилися використовувати цей газ для випарювання солі з розсолу.

Ось Вам приклад типово енергетичного впровадження.
Протягом багатьох століть людина використовувала такі подарунки природи, але фабричним освоєнням ці випадки не назвеш. Тільки посеред 19 століття природний газ стає технологічним паливом, і одним з перших прикладів можна привести склоробне створення, організоване на базі родовища Дагестанські вогні. До речі, в поточний час більше 60% скляного виробництва базується на використанні як технологічного пального конкретно природного газу.
Вообщем кажучи, гідності газового пального стали очевидні досить здавна, мабуть, з моменту виникнення промислових процесів теплової (без доступу повітря) деструкції твердих палив. Розвиток металургії призвело до підміни простих Смолокурів коксовими печами. Коксового газу стрімко знайшлося побутове застосування - з'явилися газові ріжки для освітлення вулиць і приміщень.

У 1798 році у Великобританії було влаштовано газове освітлення головного корпусу мануфактури Джеймса Уатта, а 1804 року утворилося 1-е суспільство газового освітлення. У 1818 році газові ліхтарі освітили Париж. І дуже скоро коксування стали використовувати для отримання й не так металургійного коксу, скільки спочатку светильного, а пізніше і побутового газу.

Газифікація побуту стала синонімом прогресу, процеси газифікації пального удосконалювалися, а отриманий газ стали все частіше називати "міським газом".
Цікаво відзначити, що поліпшення пірогенетичної технології йшло шляхом більш повного використання паливного потенціалу. При сухій перегонці типу коксування в газ перебігає менше 30-40% теплоти пального. При окислювальному газифікації з додаванням кисню, повітря, водяної пари можна добиіть перекладу в газ до 70-80% і більше можливою теплоти.

Фактично при газифікації твердого пального в зольному залишку органічних сполук не залишається.
Але у газу, одержуваного при окисної газифікації, теплота згоряння нижче, ніж у газу при коксуванні. Тому при виробництві міського газу поєднували процеси коксування з газифікаційними. Потім, вже в 20 столітті, з'явилася можливість підвищити калорійність побутового газу, включивши в схему газифікації операцію каталітичного метанірованія - перевтілення частини оксиду вуглецю і водню, що містяться в газі окисної газифікації, в метан.

Тим вдалося досягти потрібної для звичайної роботи пальників теплоти згорання одержуваного побутового газу більш 16,8 МДж / м3 (4000 ккал / м3).
Отже, газ поміняв інші види пального сначал для освітлення, потім для виготовлення їжі, опалення осель. Але майже сторіччя для цих цілей вживався фактично тільки штучний газ, придбаний з жорстких палив. А що все-таки природний газ?
Справа в тому, що серйозно стали знаходити і розробляти родовища природного газу в 20-х роках 20 століття. І тільки в 30-х роках техніка буріння на великі глибини (до 3000 метрів і більше) дозволила забезпечити надійну сировинну базу газової індустрії.
Розвитку новітньої галузі перешкодила 2-га світова війна. Все ж уже в 1944 році почалися вишукувальні роботи з прокладання першого промислового газопроводу Саратов-Москва. Це був первісток, за яким у 50-х роках послідували Дашава-Київ, Шебелинка-Москва. У наступні десятиліття весь СРСР перетинали масивні траси, по яких в поточний час передаються великі кількості природного газу.

Ось тому газ стає рівномірно енергоелементи номер один для комунально-побутових потреб і промислових енергетичних установок.

Толика природного газу перевищила 60-відсоткову межу в енергетиці виробництва цементу, скла, кераміки, інших лад матеріалів, наближається до 50% в металургії і машинобудуванні. Застосування природного газу в стаціонарних енергетичних установках дозволяє з урахуванням зниження витрати на власні потреби електричних станцій приростити їх ККД на 6-7%, підвищити продуктивність на 30% і більше.

Джерело