Презентация по химии о нефти

Содержание: Общие сведенияФизические свойства нефтиСостав нефти Общий состав Углеводородный состав Элементный состав и геоатомные компонентыОчистка нефтиИсторические сведенияРазвитие учений о нефти и нефтепереработкеЗапасы нефтиЦены на нефть и их экономическое значениеНефтеперерабатывающая отрасль в России История отрасли Современная ситуацияБитуминозные (нефтяные) пескиНефть из горючих сланцевПриложения ( ОПЕК ) ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Нефть обнаруживается вместе с газообразными углеводородами на глубинах от десятков метров до 5—6 км. Однако на глубинах св. 4,5—5 км преобладают газовые и газоконденсатные залежи с незначительным количеством лёгких фракций. Максимальное число залежей нефти располагается на глубине 1—3 км. На малых глубинах и при естественных выходах на земную поверхность нефть преобразуется в густую мальту, полутвёрдый асфальт и др. образования — например, битуминозные пески и битумы.По химической природе и происхождению нефть близка к естественным горючим газам озокериту, а также асфальту. Иногда все эти горючие ископаемые объединяют под общим названием петролитов и относят к ещё более обширной группе так называемых каустобиолитов — горючих минералов биогенного происхождения, которые включают также ископаемые твердые топлива —торф, бурые и каменные угли, антрацит, сланцы. По способности растворяться в органических жидкостях сероуглерода, хлороформе, спиртобензольной смеси нефть, как и другие петролиты, а также вещества, извлекаемые этими растворителями из торфа, ископаемых углей или продуктов их переработки, принято относить к группе битумов. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА Нефть — жидкость от светло-коричневого до тёмно-бурого (почти черного) цвета (хотя бывают экземпляры даже изумрудно-зелёной нефти). Средняя молекулярная масса 220—300 г/моль. Плотность0,65—1,05 (обычно 0,82—0,95) г/смі. 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 и фракционным составом — выходом отдельных фракций, перегоняющихся сначала при атмосферном давлении, а затем под вакуумом в определённых температурных пределах, как правило до 450—500°С. 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 ммІ/с для различных не́фтей, добываемых в России. Нефть — легко воспламеняющаяся жидкость, температура вспышки от −35 до +121 °C. Нефть растворима в органических растворителях, в обычных условиях не растворима в воде, но может образовывать с ней стойкие эмульсии. Виды нефти Легкая(плотность < 0,83) Средняя(плотность 0,84-0,86) Тяжелая(плотность 0,87 и >) Состав нефти УГЛЕВОДОРОДНЫЙ СОСТАВ В основном в нефти представлены парафиновые (обычно 30—35, реже 40—50 % по объему) и нафтеновые (25—75 %). В меньшей степени — соединения ароматического ряда (10—20, реже 35 %) и смешанного, или гибридного, строения (например, парафино-нафтеновые, нафтено-ароматические). ОБЩИЙ СОСТАВ Нефть представляет собой смесь около 1000 индивидуальных веществ, из которых большая часть — жидкие углеводороды (> 500 или обычно 80—90 % по массе) и гетероатомные органические соединения (4—5 %), преимущественно сернистые (около 250), азотистые (> 30) и кислородные (около 85), 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 (частицы глины, песка, известняка). Классификация нефти по углеводородному составу Содержание основных классов углеводородов в различной нефти (во фракциях, выкипающих до 300°С в % на всю нефть) Месторождение Плотность, г/см3 Парафины Нафтены Ароматические Пермское (РФ) 0,941 8,1 6,7 15,3 Грозненское (РФ) 0,844 22,2 10,5 5,5 Сураханское (Азербайджан) 0,848 13,2 21,3 5,2 Калифорнийское (США) 0,897 9,8 14,9 5,1 Техасское (США) 0,845 26,4 9,7 6,4 Элементный состав и геоатомные компоненты Элементный состав нефти различных месторождений (в %) Месторождение Плотность, г/см3 С Н S N O Зола Ухтинское (РФ) 0,897 85,30 12,46 0,88 0,14 - 0,01 Грозненское (РФ) 0,850 85,95 13,00 0,14 0,07 0,74 0,10 Сураханское (Азербайджан) 0,793 85,34 14,14 0,03 - 0,49 - Калифорнийское (США) 0,912 84,00 12,70 0,40 1,70 1,20 - ОЧИСТКА НЕФТИ Первый завод по очистке нефти был построен в России в 1745 г., в период правления Елизаветы Петровны, на Ухтинском нефтяном промысле. Химическая очистка производится путем воздействия различных реагентов на удаляемые компоненты очищаемых продуктов. Наиболее простым способом является очистка 92-96% серной кислотой или олеумом, применяемая для удаления непредельных и ароматических углеводородов. Физико-химическая очистка производится с помощью растворителей, избирательно удаляющих нежелательные компоненты из очищаемого продукта. Неполярные растворители (пропан и бутан) используются для удаления из остатков переработки нефти (гудронов), ароматических углеводородов (процесс деасфальтации). Полярные растворители (фенол и др.) применяются для удаления полициклических ароматических углеродов с короткими боковыми цепями, сернистых и азотистых соединений из масляных дистиллятов. При адсорбционной очистке из нефтепродуктов удаляются непредельные углеводороды, смолы, кислоты и др. адсорбционную очистку осуществляют при контактировании нагретого воздуха с адсорбентами или фильтрацией продукта через зерна адсорбента. Каталитическая очистка — гидрогенизация в мягких условиях, применяемая для удаления сернистых и азотистых соединений. ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О НЕФТИ Нефть  известна человечеству с древнейших времён. Раскопками на берегу Евфрата установлено существование нефтяного промысла за 6000—4000 лет до н. э. В то время её применяли в качестве топлива, а нефтяные битумы — в строительном и дорожном деле. Нефть известна была и Древнему Египту, где она использовалась для бальзамирования покойников. Плутарх упоминает о нефти, как о топливе, применявшемся в Дреней Греции. Около 2000 лет назад было известно о её залежах в Сураханах около Баку (Азербайджан). К 16 в. относится сообщение о «горючей воде — густе», привезённой с Ухты в Москву при Борисе Годунове. Несмотря на то, что начиная с 18 в., предпринимались отдельные попытки очищать нефть, всё же она использовалась почти до 2-й половины 19 в. в основном в натуральном виде. На нефть было обращено большое внимание только после того, как было доказано в России заводской практикой братьев Дубининых (с1823), а в Америке химиком Б. Силлиманом (1855), что из неё можно выделить керосин — осветительное масло, подобное фотогену, получившему уже широкое распространение и вырабатывавшемуся из некоторых видов каменных углей и сланцев. Этому способствовал возникший в середине 19 в. способ добычи нефти с помощью буровых скважин вместо колодцев. Погрузка нефти в танкер Развитие учения о нефти и нефтепереработке Основы учения о нефти были заложены русскими и продолжены далее советскими учёными. Так Д. И. Менделеев впервые обратил внимание на то, что нефть является важнейшим источником химического сырья, а не только топливом; он посвятил ряд работ происхождению и рациональной переработке нефти. Ему принадлежит известное высказывание: «Нефть — не топливо, топить можно и ассигнациями» (полагая, что целлюлоза ассигнаций — возобновимый и менее ценный источник сырья, чем нефть). Большое значение имели работы В.В. Марковникова (80-е гг. 19 в.), посвящённые изучению состава нефти; им был открыт в нефти новый класс углеводородов, названный им нафтенами, и изучено строение многих углеводородов. Л. Г. Гурвич на основании своих исследований, разработал физико-химическую основу очистки нефти и нефтепродуктов и значительно усовершенствовал методы ее переработки. Продолжая работы Марковникова, Н.Д. Зелинский разработал в 1918 каталитический способ получения бензина из тяжёлых остатков нефти. Многие годы в области химии нефти работал С.С. Наметкин; им разработаны методы определения содержания в нефти углеводородов разных классов (определение группового состава) и указаны способы повышения выхода нефтепродуктов. В.Г. Шухов изобрел первую в мире промышленную установку термического крекинга нефти (1891), был автором проекта и главным инженером строительства первого российского нефтепровода (1878), заложил основы конструирования нефтепроводов, нефтехранилищ и оборудования нефтепереработки. ЗАПАСЫ НЕФТИ Страны с крупнейшими запасами нефти (По данным BP Statistical Review 2008) Страна Запасы, млрд. баррелей  % от мировых запасов Саудовская Аравия 264,2 21,3 Иран 138,4 11,2 Ирак 115,0 9,3 Кувейт 101,5 8,2 ОАЭ 97,8 7,9 Венесуэла 87,0 7,0 Россия 79,4 6,4 Ливия 41,5 3,3 Казахстан 39,8 3,2 Нигерия 36,2 2,9 США 29,4 2,4 Канада 27,7 2,2 Катар 27,4 2,2 Китай 15,5 1,3 Бразилия 12,6 1,0 Члены ОПЕК 934,7 75,5 Весь мир 1237,9 Нефтяная платформа в Северном море Доказанные запасы на 2007 год Страна Запасы 1 Добыча І На сколько лет хватит і Саудовская Аравия 262 8.8 82 Канада 179 2.7 182 Иран 136 3.7 101 Ирак 115 2.2 143 Кувейт 102 2.5 111 ОАЭ 98 2.5 107 Венесуэла 80 2.4 91 Россия 60 9.5 17 Ливия 41.5 1.8 63 Нигерия 36.2 2.3 43 США 21.8 8.45 6 Мексика 12.4 3.2 11 Примечания:1. Оценочные запасы в миллиардах (109) бареллей. (Источник: Oil & Gas Journal, January, 2007) 2. Добыча в миллионах (106) баррелей в день (Источник: US Energy Information Authority, September, 2007) 3. На сколько лет хватит нефти, рассчитывается как запасы / добыча Цены на нефть и их экономическое значение Страны ОПЕК сумели договориться о сокращении добычи нефти, и к середине 2000 года цены достигли $30 за баррель. С конца 2003 до 2005 включительно произошёл новый резкий скачок цен, в мае 2008 была достигнута цена $135, и удерживается на уровне выше $100. Некоторые считают причиной этого скачка цен предполагаемое вторжение США в Иран, по мнению других, он знаменует начало давно ожидаемого нефтяного кризиса, когда истощающимся месторождениям всё труднее удовлетворить растущий спрос на нефть. Большинство аналитиков считают, что эта цена будет снижена. Одни называют цифру 40, другие 75 долларов за баррель.Цена нефти в феврале 2008-го уже превышала психологически важную отметку в 100 долларов за барель, в марте высокие темпы роста цен продолжились(110$). Максимальная цена нефти сорта WTI (Light Sweet) была достигнута 11 июля 2008 года, превысив $147 за баррель.В октябре 2008 цена на нефть опустилась ниже 67 долларов за баррель в результате глобального экономического кризиса и достигла своего 12 месячного минимума.Следует отметить, что рост мировых цен на нефть всегда разгоняет долларовую инфляцию, так как США крупнейший потребитель нефти. Цены на нефть с 1861 по 2007 годы, в долларах 2007 года Крупнейшие мировые нефтедобытчики (По данным Международного энергетического агентства) Страна 2006 2003 Добыча, млн т. Доля мирового рынка (%) Добыча, млн т. Доля мирового рынка (%) Саудовская Аравия 507 12,9 470 12,7 Россия 477 12,1 419 11,3 США 310 7,9 348 9,4 Иран 216 5,5 194 5,2 Китай 184 4,7 165 4,4 Мексика 183 4,6 189 5,1 Канада 151 3,8 138 3,7 Венесуэлла 151 3,8 149 4 Остальные страны 1757 44,7 1641 44,2 Мировая добыча нефти 3936 100 3710 100 Нефтедобывающая отрасль в России История отрасли О первой находке нефти в России было сообщено 2 января 1073 года в русской газете «Ведомости». Однако в течение XVIII века разработка нефтяных месторождений являлась убыточной из-за крайне узкого практического применения продукта.После территориальных приобретений в районе Баку в начале XIX века основным нефтяным районом России стал Кавказ. После изобретения керосиновой лампы в 1853 году спрос на нефть возрос многократно.В конце XIX века в нефтедобывающую отрасль были допущены иностранцы и, в частности, Ротшильд и Рокфеллер.Войны и революционные события в России ввергли нефтедобычу в кризис. Только в 1920-е годы стало возможным говорить о восстановлении отрасли.В годы Советской власти были освоены огромные месторождения Поволжья, Тимано-Печоры и Западной Сибири. После распада Советского Союза государственные предприятия были акционированы, и значительная их частьперешла в частные руки. Современная ситуация Согласно данным Госкомстата РФ в 2007 году добыто 491 млн. тонн нефти, что на 2,1 % больше, чем в 2006 году (480 млн. тонн), в результате темпы роста добычи нефти в России превысили темпы роста мирового спроса на нефть более чем в полтора раза. По данным статистического агентства США в 2007 году потребление переработанной нефти в России составило 28,9% от добычи нефти — 2,8 млн. баррелей в день. Чистый экспорт нефти и нефтепродуктов составил 71,1% от добычи нефти — 6,9 млн. баррелей в день. Нефть является главной статьёй российского экспорта. По данным Федеральной таможенной службы в 2007 из России было вывезено 233,1 млн. тонн сырой нефти на 114,15 млрд. долл., что составляет около 32,4 % российского экспорта. Популярным заблуждением является часто встречающаяся информация о необходимости поставки нефти на экспорт для обеспечения импорта продукции массового потребления. Даже если бы Россия вообще не поставляла нефть на экспорт в 2007 году, торговый баланс России был бы в профиците на 45,7 млрд. долл. Добычей нефти занимаются несколько нефтяных компаний, крупнейшими из которых по результатам 2007 года являются ОАО «Роснефть», ОАО «ЛУКОЙЛ» и ОАО «ТНК-ВР». Нефтяная компания Чистая прибыль, млрд. долл. 2006 2007 4 кв. 2007 −3 кв. 2008 Роснефть 3,5 12,9 13,3 Лукойл 7,5 9,5 13,0 ТНК-BP 6,4 5,7 8,3 Сургутнефтегаз 2,8 3,5 6,3 Газпром нефть 3,7 4,1 5,9 Татнефть 1,1 1,7 1,9 Славнефть 1,2 0,7 0,5 Башнефть 0,3 0,4 0,5 Итого для TOP-8 26,5 38,5 49,7 Битуминозные (нефтяные) пески Запасы нефти в битуминозных песках Альберты, Канада и в Ориноко, Венесуэла составляют соответственно 1,7 и 2,0 трлн. баррелей, в то время как мировые запасы конвенциональной нефти на начало 2006 года оценивались в 1.1 трлн. баррелей. Добыча нефти из битуминозных песков Альберты составила 1,126 мб/д (млн. баррелей в день) в 2006. Планируется увеличить её до 3 мб/д в 2020 и 5 мб/д в 2030. Добыча нефти из битуминозных песков Ориноко составляет 0,5 мб/д, а в 2010 году планируется нарастить её до 1 мб/д. Вся мировая добыча нефти составляет около 84 мб/д. Таким образом, хотя запасы битуминозных песков огромны, добыча нефти из них в обозримом будущем (согласно нынешним прогнозам) будет удовлетворять всего несколько процентов от мировых потребностей нефти. Проблема в том, что известные ныне технологии добычи нефти из битуминозных песков требуют большого количества пресной воды и суммарных энергозатрат, составляющих, по некоторым оценкам, около 2/3 энергетического потенциала добытой таким образом нефти (см. EROEI - Energy Return on Energy Investment - «энергетическая отдача от затраченной энергии»). Другие исследователи оценивают энергозатраты как всего 1/5 энергетического потенциала добытой нефти. Нефть из горючих сланцев Горючие сланцы содержат 2,8-3,3 трлн баррелей извлекаемой нефти.Согласно исследованию компании RAND, производство нефти из сланцев в США станет прибыльным при цене 70-95 долларов за баррель. Этот порог пройден в 2007 году. Серьёзной проблемой является неэкологичность производства нефти из сланцев. Так, австралийский проект по производству нефти из сланцев был закрыт в 2004 году благодаря усилиям Гринписа. ОПЕК Организация стран-экспортёров нефти, сокращённо — ОПЕК, (англ. OPEC, The Organization of the Petroleum Exporting Countries) — международная межправительственная организация, созданная нефтедобывающими державами в целях стабилизации цен на нефть. Членами данной организации являются страны, чья экономика во многом зависит от доходов от экспорта нефти. Флаг ОПЕК Штаб-квартира ОПЕК ОПЕК как постоянно действующая организация была создана на конференции в Багдаде 10—14 сентября 1960. Первоначально в состав организации вошли Иран, Ирак, Кувейт, Саудовская Аравия и Венесуэла (инициатор создания). К этим пяти странам, основавшим организацию, позднее присоединились ещё девять: Катар (1961), Индонезия (1962—2008, 1 ноября 2008г вышла из состава ОПЕК[1]), Ливия (1962), Объединённые Арабские Эмираты (1967), Алжир (1969), Нигерия (1971), Эквадор (1973—1992, 2007), Габон (1975—1994), Ангола (2007).В настоящее время в ОПЕК входит 13 членов, с учетом изменений состава, произошедших в 2007 г.: появления нового члена организации - Анголы и возвращения в лоно организации Эквадора[2]. В 2008 году Россия заявила о готовности стать постоянным наблюдателем в картеле . Штаб-квартира ОПЕК первоначально находилась в Женеве (Швейцария), затем 1 сентября 1965 переместилась в Вену (Австрия). Целью ОПЕК является координация деятельности и выработка общей политики в отношении добычи нефти среди стран участников организации, поддержания стабильных цен на нефть, обеспечения стабильных поставок нефти потребителям, получения отдачи от инвестиций в нефтяную отрасль. Министры энергетики и нефти государств членов ОПЕК дважды в год проводят встречи для оценки международного рынка нефти и прогноза его развития на будущее. На этих встречах принимаются решения о действиях, которые необходимо предпринять для стабилизации рынка. Решения об изменениях объёма добычи нефти в соответствии с изменением спроса на рынке принимаются на конференциях ОПЕК. Страны члены ОПЕК контролируют около 2/3 мировых запасов нефти. На их долю приходится 40 % от всемирной добычи или половина мирового экспорта нефти. Пик нефти ещё не пройден только странами ОПЕК и Россией (из крупных экспортёров). ВЫПОЛНИЛА ЕЗДИНА ЮЛИЯ АЛЕКСАНДРОВНА, 11 КЛАССРуководитель: учитель химии Шатарова Г.А. Материалы взяты из Интернета.