"Oil & Gas Kazakhstan"

международная выставка

  
  
  
3

Хим состав нефти и газа

В наилучшем сорте угля – антраците, к примеру, на углерод приходится 94%. Остальное достается водороду, кислороду и неким другим элементам.
Естественно, незапятнанного угля в природе фактически не бывает: его пласты всегда засорены пустой породой, разными вкраплениями и включениями… Но в этом случае мы говорим не о пластах, месторождениях, а только об угле как таковом.
В нефти содержится практически столько же углерода, сколько и в каменном угле – около 86%, а вот водорода побольше – 13% против 5-6% в угле. Зато кислорода в нефти совершенно не достаточно – всего 0,5%. Не считая того, в ней есть также азот, сера и другие минеральные вещества.
Такая общность по элементному составу, естественно, не могла пройти незамеченной для ученых. И поэтому нефть совместно с газом относят к тому же классу горных пород, что уголь (антрацит, каменный и бурый), торф и сланцы, а конкретно – к классу каустобиолитов.
Это замудренное слово составлено из 3-х греческих слов: kaustikos – жгучий, bios – жизнь и lithos – камень. Сможете сейчас перевести сами.
Такое заглавие может показаться не совершенно четким. Как это к классу камешков, пусть органического происхождения, пусть даже и горючих, можно отнести водянистую нефть, а тем паче природный газ?...
Замечание полностью резонное. Но, наверняка, Вы изумитесь еще более, когда узнаете, что нефть спецы относят к минералам (хотя латинское слово minera значит «руда»). Совместно с газом она относится к числу горючих нужных ископаемых.

Так сложилось исторически, и не нам с Вами эту систематизацию поменять. Просто давайте иметь ввиду, что минералы бывают не только лишь жесткими.
В хим отношении нефть – сложнейшая смесь углеводородов, подразделяющаяся на две группы – томную и легкую нефть. Легкая нефть содержит приблизительно на два процента меньше углерода, чем томная, зато соответственно, большее количество водорода и кислорода.
Главную часть нефтей составляют три группы углеводородов – алканы, нафтены и арены.
Алканы (в литературе Вы сможете также столкнуться с наименованиями предельные углеводороды, насыщенные углеводороды, парафины) химически более устойчивы. Их общая формула СnH(2n 2). Если число атомов углерода в молекуле менее 4, то при атмосферном давлении алканы будут газообразными.

При 5-16 атомах углерода это воды, а выше – уже твердые вещества, парафины.

К нафтенам относят алициклические углеводороды состава CnH2n, CnH(2n-2) и CnH(2n-4). В нефтях содердится в большей степени циклопентан С5Н10, циклогексан С6Н10 и их гомологи. И в конце концов, арены(ароматичные углеводороды).

Они существенно беднее водородом, соотношение углерод/водород в аренах самое высочайшее, намного выше, чем в нефти в целом. Содержание водорода в нефтях колеблется в широких границах, но в среднем может быть принято на уровне 10-12% тогда как содержание водорода в бензоле 7,7%. А что гласить о сложных полициклических соединениях, в ароматичных кольцах которых много ненасыщенных связей углерод-углерод!

Они составляют базу смол, асфальтенов и других предшественников кокса, и будучи очень нестабильными, осложняют жизнь нефтепереработчикам.

Не считая углеродной части в нефти имеются асфальто-смолистая составляющая, порфирины, сера и зольная часть.

Асфальто-смолистая часть – черное плотное вещество, которое отчасти растворяется в бензине. Растворяющуюся часть именуют асфальтеном, а нерастворяющуюся, понятно, смолой.
Порфирины – особенные органические соединения, имеющие в собственном составе азот. Многие ученые считают, что когда-то они образовались из хлорофилла растений и гемоглобина животных.
Серы в нефти бывает достаточно много – до 5%, и она приносит много морок нефтяникам, вызывая коррозию металлов.
И, в конце концов, зольная часть. Это то, что остается после сжигания нефти. В золе, обычно содержатся соединения железа, никеля, ванадия и неких других веществ.

Об их использовании мы побеседуем в предстоящем.
К произнесенному, пожалуй, можно добавить, что геологический сосед нефти – природный газ – тоже сложное по собственному составу вещество. Больше всего – до 95% по объему – в этой консистенции метана. Находятся также этан, пропан, бутаны и другие алканы – от С5 и выше.

Более кропотливый анализ позволил найти в природном газе и маленькие количества гелия.
Внедрение природного газа началось издавна, но производилось сначала только в местах его естественных выходов на поверхность. В Дагестане, Азербайджане, Иране и других восточных районах издревле горели ритуальные «нескончаемые огни», рядом с ними процветали за счет паломников храмы.
Позднее отмечены случаи внедрения природного газа, получаемого из пробуренных скважин либо колодцев и шурфов, сооружаемых для различных целей. Еще в первом тысячелетии нашей эпохи в китайской провинции Сычуань при бурении скважин на соль было открыто газовое месторождение Цзылюцзынь. Удобные люди из Сычуаня достаточно скоро научились использовать этот газ для выпаривания соли из рассола.

Вот Вам пример приемлимо энергетического внедрения.
В течение многих веков человек использовал такие подарки природы, но фабричным освоением эти случаи не назовешь. Только посреди 19 века природный газ становится технологическим топливом, и одним из первых примеров можно привести стекольное создание, организованное на базе месторождения Дагестанские огни. Кстати, в текущее время более 60% стекольного производства базируется на использовании в качестве технологического горючего конкретно природного газа.
Вообщем говоря, достоинства газового горючего стали явны достаточно издавна, пожалуй, с момента возникновения промышленных процессов тепловой (без доступа воздуха) деструкции жестких топлив. Развитие металлургии привело к подмене простых смолокурен коксовыми печами. Коксовому газу стремительно нашлось бытовое применение – появились газовые рожки для освещения улиц и помещений.

В 1798 году в Великобритании было устроено газовое освещение головного корпуса мануфактуры Джеймса Уатта, а в 1804 году образовалось 1-ое общество газового освещения. В 1818 году газовые фонари осветили Париж. И очень скоро коксование стали использовать для получения не столько металлургического кокса, сколько поначалу светильного, а позже и бытового газа.

Газификация быта стала синонимом прогресса, процессы газификации горючего совершенствовались, а получаемый газ стали все почаще именовать «городским газом».
Любопытно отметить, что улучшение пирогенетической технологии шло по пути более полного использования топливного потенциала. При сухой перегонке типа коксования в газ перебегает менее 30-40% теплоты горючего. При окислительной газификации с добавлением кислорода, воздуха, водяного пара можно добыить перевода в газ до 70-80% и поболее возможной теплоты.

Фактически при газификации твердого горючего в зольном остатке органических соединений не остается.
Но у газа, получаемого при окислительной газификации, теплота сгорания ниже, чем у газа при коксовании. Потому при производстве городского газа сочетали процессы коксования с газификационными. Потом, уже в 20 веке, появилась возможность повысить калорийность бытового газа, включив в схему газификации операцию каталического метанирования – перевоплощения части оксида углерода и водорода, содержащихся в газе окислительной газификации, в метан.

Тем удалось достигнуть нужной для обычной работы горелок теплоты сгорания получаемого бытового газа более 16,8 Мдж/м3 (4000 ккал/м3).
Итак, газ поменял другие виды горючего сначал для освещения, потом для изготовления еды, отопления жилищ. Но практически столетие для этих целей употреблялся фактически только искусственный газ, приобретенный из жестких топлив. А что все-таки природный газ?
Дело в том, что серьезно стали находить и разрабатывать месторождения природного газа в 20-х годах 20 века. И только в 30-х годах техника бурения на огромные глубины (до 3000 метров и поболее) позволила обеспечить надежную сырьевую базу газовой индустрии.
Развитию новейшей отрасли помешала 2-ая глобальная война. Все же уже в 1944 году начались изыскательские работы по прокладке первого промышленного газопровода Саратов-Москва. Это был первенец, за которым в 50-х годах последовали Дашава-Киев, Шебелинка-Москва. В последующие десятилетия весь СССР пересекали массивные трассы, по которым в текущее время передаются большие количества природного газа.

Вот поэтому газ становится равномерно энергоэлементом номер один для коммунально-бытовых нужд и промышленных энергетических установок.

Толика природного газа превысила 60-процентный предел в энергетике производства цемента, стекла, керамики, других строй материалов, приближается к 50% в металлургии и машиностроении. Применение природного газа в стационарных энергетических установках позволяет с учетом понижения расхода на собственные нужды электрических станций прирастить их КПД на 6-7%, повысить производительность на 30% и поболее. 

Источник