Химический состав нефти, свойства ее компонентов

Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 57 страниц
В избранное:

Введение

I Вначале человек не задумывался о том, что таит в себе интенсивная добыча нефти и газа. Главным было выкачать их как можно больше. Так и поступали.

Начав эксплуатацию месторождений нефти и газа, человек, сам того не подозревая, выпустил джина из бутылки. Поначалу казалось, что нефть приносит людям только выгоду, но постепенно выяснилось, что использование ее имеет и оборотную сторону. Чего же больше приносит нефть, пользы или вреда? Каковы последствия ее применения? Не окажутся ли они роковыми для человечества?

1. Химический состав нефти, свойства ее компонентов

Нефть относится к группе горных осадочных пород вместе с песками, глинами, известняками, каменной солью и др. Она обладает одним важным свойством - способностью гореть и выделять тепловую энергию. Среди других горючих ископаемых она имеет наивысшую теплотворную способность. Например, для подогрева котельной или другой установки требуется нефти значительно меньше по весу, чем каменного угля. Все горючие породы принадлежат к особому семейству, получившему название каустобиолитов (от греческих слов “каустос”- горючий, “биос” -жизнь, “литое” - камень, т. е. горючий органический камень) .

В химическом отношении нефть - сложная смесь углеводородов (УВ) и углеродистых соединений. Она состоит из следующих основных элементов:

углерод (84-87%), водород (12-14%), кислород, азот, сера (1-2%) . Содержание серы может доходить до 3-5% [3] . В нефтях выделяют следующие части: углеводородную, асвальто-смолистую, порфирины, серу и зольную. В каждой нефти имеется растворенный газ, который выделяется, когда она выходит на земную поверхность.

Главную часть нефти составляют углеводороды различные по своему составу, строению и свойствам, которые могут находиться в газообразном, жидком и твердом состоянии. В зависимости от строения молекул они подразделяются на три класса - парафиновые, нафтеновые и ароматические. Но значительную часть нефти составляют углеводороды смешанного строения, содержащие структурные элементы всех трех упомянутых классов. Строение молекул определяет их химические и физические свойства. Парафиновые углеводороды, или как их еще называют, метановые УВ (алкановые, или алканы) . Сюда относят метан СН4, этан СЗН6, пропан, бутан и изобутан.

Для углерода характерна способность образовывать цепочки, в которых его атомы соединены последовательно друг с другом. Остальными связями к углероду присоединены атомы водорода. Количество атомов углерода в молекулах парафиновых УВ превышает количество атомов водорода в 2 раза, с некоторым постоянным во всех молекулах избытком, равным 2. Иначе говоря, общая формула углеводородов этого класса СпН2n+1. Парафиновые углеводороды химически наиболее устойчивы и относятся к предельным УВ. В зависимости от количества атомов углерода в молекуле углеводороды могут принимать одно из трех агрегатных состояний. Например, если в молекуле от одного до четырех атомов углерода (СН4 - С4Ню), то УВ представляют собой газ, от 5 до 16 (СэН ^∧ - С ^∧ ЬГ ^∧ ) - это жидкие УВ, а если больше 16 (СпНзб и т. д. ) - твердые.

Таким образом, парафиновые углеводороды в нефти могут быть представлены газами, жидкостями и твердыми кристаллическими веществами. Они по-разному влияют на свойства нефти: газы понижают вязкость и повышают упругость паров; жидкие парафины хорошо растворяются в нефти только при повышенных температурах, образуя гомогенный раствор; твердые парафины также хорошо растворяются в нефти образуя истинные молекулярные растворы. Парафиновые УВ (за исключением церезинов) легко кристаллизуются в виде пластинок и пластинчатых лент.

Нафтеновые (циклановае, или алициклические) УВ имеют циклическое строение (С/СпНзп), а именно состоят из нескольких групп - СН2 -, соединенных между собой в кольчатую систему. В нефти содержатся преимущественно нафтены, состоящие из пяти или шести групп СН2. Все связи углерода и водорода здесь насыщены, поэтому нафтеновые нефти обладают устойчивыми свойствами. По сравнению с парафинами, нафтены имеют более высокую плотность и меньшую упругость паров и имеют лучшую растворяющую способность.

Ароматические УВ (арены) представлены формулой СnНn, наиболее бедны водородом. Молекула имеет вид кольца с ненасыщенными связями углерода. Простейшим представителем данного класса углеводородов является бензол С6Н6, состоящий из шести групп СН.

Для ароматических УВ характерны большая растворяемость, более высокая плотность и температура кипения.

Нефть, получаемую непосредственно из скважин называют сырой нефтью, которая иногда сразу транспортируется в ближайшие центры нефтепереработки. Но в большинстве случаев добываемая нефть проходит промысловую подготовку, так как она может быть предназначена для экспорта или для транспортирования в отдаленные от мест добычи нефтеперерабатывающие заводы.

Анализ экологических аспектов этих свойств

Гораздо большую опасность таит в себе использование нефти и газа в качестве топлива. При сгорании этих продуктов в атмосферу выделяются в больших количествах углекислый газ, различные сернистые соединения, оксид азота и т. д. От сжигания всех видов топлива, в том числе и каменного угля, за последние полвека содержание диоксида углерода в атмосфере увеличилось почти на 288 млрд. т, а израсходовано, по подсчетам академика Ф. Ф. Давитая, более 300 млрд . т. кислорода. Таким образом, с момента первых костров первобытного человека атмосфера потеряла около 0, 02 % кислорода, а приобрела до 12 % углекислого газа. В настоящее время ежегодно человечество сжигает 7 млрд. т. топлива, на что потребляется более 10 млрд. т кислорода, а прибавка диоксида углерода в атмосфере доходит до 14 млрд. т. В ближайшие же годы эти цифры будут расти в связи с общим увеличением добычи горючих полезных ископаемых и их сжиганием. По мнению Ф. Ф. Давитая, к 2020 г. в атмосфере исчезнет около 12 000 млрд. т. кислорода (0, 77 %) . Таким образом, через 100 лет состав атмосферы существенно изменится и, надо полагать, в худшую сторону.

Уменьшение количества кислорода и рост содержания углекислого газа, в свою очередь, будут влиять на изменение климата. Молекулы диоксида углерода позволяют коротковолновому солнечному излучению проникать сквозь атмосферу Земли и задерживают инфракрасное излучение, испускаемое земной поверхностью. Возникает так называемый “парниковый эффект”, и среднепланетная температура повышается. Казалось бы, в дальнейшем потепление должно прогрессивно нарастать. Однако другое воздействие человека на атмосферу нейтрализует “парниковый эффект”.

Человечество выделяет огромное количество пыли и других микрочастиц, экранирующих солнечные лучи и сводящих на нет нагревательное действие углекислого газа.

Загрязнение атмосферы таит в себе и другую опасность - оно снижает количество солнечной радиации, достигающей поверхности Земли.

Немалый вклад в отравление атмосферы вносят различные заводы, тепло-и электростанции. Средней мощности электростанция, работающая на мазуте, выбрасывает ежесуточно в окружающую среду 500 т серы в виде сернистого ангидрита, который, соединяясь с водой, тотчас же дает сернистую кислоту.

Методы решения проблемы загрязнения окружающей среды

нефтью.

Одним из наиболее перспективных путей ограждения среды от загрязнения является создание комплексной автоматизации процессов добычи, транспорта и хранения нефти.

Итак, можно сказать, что нефть - это друг, с которым надо держать ухо востро. Небрежное обращение с “черным золотом” может обернуться большой бедой. Вот еще один пример того, как излишняя любовь к нему привела к неприятным последствиям.

Сплошь и рядом загрязнение окружающей среды осуществляется непроизвольно, без определенного умысла. Большой вред природе наносится, например, от потери нефтепродуктов при их транспортировке. До последнего времени считалось допустимым, что до 5 % от добытой нефти естественным путем теряется при ее хранении и перевозке. Это означает, что в среднем в год попадает в окружающую среду до 150 млн. т нефти, не считая различных катастроф с танкерами или нефтепроводами. Все это не могло не сказаться отрицательно на природе.

Сегодня крупные нефтедобывающие компании, работающие в Казахстане, предпочитают извлекаемое углеводородное сырье отправлять на экспорт. Переработка ограничивается сепарацией нефти и газа без дальнейшего эффективного использования нефтехимического сырья. Например, в котельных в качестве топлива используют мазут - источник таких самых дорогостоящих нефтепродуктов, как смазочные масла и гудрон. Попутные газы либо также направляют в котельные, либо сжигают (после принятия поправок в Закон о недропользовании -утилизируют) на факелах. Уровень утилизации попутного газа достигает всего 60 процентов. Этому в немалой степени способствует тот факт, что Казахстан, обладая крупными запасами углеводородного сырья, которые необходимы для развития нефтехимической отрасли, не имеет пока мощностей по их комплексной переработке.

В связи с чем государство намерено вложить большие средства в развитие собственной нефтехимии. Тем более что продавать продукцию этой отрасли не менее выгодно, чем непереработанные углеводороды.

Согласно Закону “О нефти” с 1 января 2005 года нефтедобытчикам запрещена разработка месторождений без утилизации попутных газов. Однако этот запрет повсеместно игнорируется: попутный газ не утилизируется, а попросту сжигается. Отчего, как нетрудно догадаться, страдает окружающая среда: газ, не пройдя необходимой Очистки, при сгорании распадается на отравляющие все живое вокруг компоненты.

Но самое интересное: в стране, которая уже больше десятка лет активно добывает нефть, до сих пор отсутствуют правовые механизмы, позволяющие получить от нефтедобытчиков - все больше иностранных - хоть какую-нибудь компенсацию за экологический и экономический ущерб.

Тогда особо назойливые чиновники предъявили им претензии - с расчетами размеров ущерба и требованием их возместить.

Правительство до сих пор не разработало и не “пропустило” через Парламент документ, определяющий методику расчетов наносимого ущерба.

2 июля сбой в электросистеме привел к полной остановке завода и промысла ТОО “Тенгизшевройл” на крупнейшем в Казахстане нефтегазовом месторождении. Авария привела к выбросу в атмосферу более 700 тонн различных загрязняющих веществ: меркаптана, серы, диоксидов азота, окисей углерода, сероводорода, углеводорода. Ущерб оценили в 17 миллионов тенге. Но уже никто и никогда не оценит реально нанесенный ущерб здоровью населения и будущего потомства. Кстати, руководство предприятия умолчало информацию даже о собственных пострадавших сотрудниках.

Развитие нефтедобывающей промышленности в РК

То, что сделка не состоялась, было для всех сюрпризом, ведь” несколько дней назад министр энергетики и минеральных ресурсов отрапортовал, что казахстанско-азербайджанская комиссия все согласовала, осталось лишь подписать окончательное соглашение. Раньше была информация о том, что главный вопрос, в котором расходятся стороны, - стоимость транспортировки. Так или иначе, но Казахстан должен присоединиться к БТД. Это нужно как Казахстану, так и Азербайджану. Против разве что только Россия, обосновывающая свою позицию тревогой о безопасности этого стратегического объекта. Москва высказывает опасения, что если члены БТД привлекут для охраны трубы США, это серьезно повлияет на расстановку сил в регионе.

Однако Казахстан твердо намерен получить еще один маршрут транспортировки, и это случится. Благо, время еще есть, ведь серьезные объемы нашей нефти поступят в эту трубу не сразу. Поток черного золота из Казахстана хлынет на запад года через три - когда начнется коммерческая добыча на гигантском месторождении Кашаган в Северном Каспии.

БТД (хотя правильней будет назвать эту систему АБТД, то есть добавить к ней еще один важный пункт - Актау) -третий экспортный маршрут для Казахстана. Сейчас наша нефть транспортируется на рынки сбыта по трубам КТК и Атырау - Самара, небольшие объемы идут морем в Иран, Азербайджан и Россию. Поэтому присоединение Казахстана, не имеющего выхода в Мировой океан, к этому проекту имеет для страны огромное значение. В скором времени республика начнет осваивать еще одно направление - Восток: сейчас идет строительство трубопровода Западный Казахстан - Западный Китай. Кроме того, рассматривается возможность сотрудничества с Ираном - не так, как сейчас: небольшие объемы по морю, а строительство трубопровода через Туркменистан. Последний вариант, по предварительным исследованиям, считается самым дешевым, так как в Персидском заливе на юге Ирана уже давно создана мощнейшая инфраструктура для отправки нефти на мировые рынки. Иранский вариант пока активно не реализуется, и на то есть политические причины: нестабильность в самой стране и негативное отношение Штатов к возможному сотрудничеству Казахстана и Ирана. Что ж, на ближайшие лет десять этих четырех направлений нам должно хватить.

Для того чтобы система Актау - Баку - Тбилиси - Джейхан реально заработала, необходимо инвестировать, по разным данным, от 1, 5 до 3 миллиардов долларов на создание соответствующей инфраструктуры на западе Казахстана и построить собственный танкерный флот. И это уже осуществляется. Пока Казахстан заказал в Выборге три судна дедвейтом 12 тысяч тонн, в ближайшей перспективе планируется построить еще два. Также рассматривается возможность сооружения танкеров грузоподъемностью 60 тысяч тонн. Кроме того, намечается строительство трубопровода Атырау - Актау протяженностью 700 километров, нового нефтяного терминала в поселке Курык, а также системы разгрузки-погрузки на территории Азербайджана.

В любых переговорах по транспортировке нефти основным спорным вопросом является стоимость прокачки. Как известно, для компаний, имеющих долевое участие в ВТС Со. (оператор по строительству и эксплуатации трубопровода), отправка нефти по БТД будет стоить 24 доллара за тонну. Компании, разрабатывающие Кашаган, имеют право отправлять свою нефть по этой льготной цене, для остальных будет дороже. Для сравнения: по КТК прокачка сейчас стоит 29, 5 доллара, а пo системе Атасу - Алашанькоу, скорее всего, будет колебаться от 9, 5 до 9, 7 доллара за тонну. Впрочем, эта труба проходит по территории только двух государств, и 9, 5 - это стоимость только Одного участка будущей системы Западный Казахстан - Западный Китай.

Строительство трубы Баку - Тбилиси - Джейхан началось в апреле 2003 года, закончилось в мае текущего. Однако даже за этот короткий период нефтегазовый сектор Азербайджана принес стране немало разочарований. В феврале этого года ExxonMobil отказалась от бурения второй разведочной скважины на структуре Нахичевань, первая скважина, пробуренная еще в 2002 году, коммерческих запасов углеводородов не обнаружила. Из 25 проектов, контракты по которым были подписаны ГНКАР с иностранными инвесторами, в течение 1994-2004 годов, 10 официально закрыты в связи с необнаружением коммерческих запасов нефти, еще один (Нахичевань) - в процессе закрытия; 2 структуры находятся в спорной с Ираном части Каспия, еще по двум итоги разведочного бурения станут известны в течение 2005 года. Остальные контракты подразумевают реабилитацию, разведку и разработку старых месторождений, остаточные запасы которых незначительны. Так что казахстанская нефть БТД нужна. Однако пока трудно сказать, какие именно казахстанские компании готовы отправлять свою нефть по БТД. Сейчас, когда практически решен вопрос о расширении мощности КТК, желающих податься в БТД, наверное, будет не так много. Причем основная интрига заключается в том, захочет ли присоединиться к БТД “Тенгизшевройл”. На сегодня это самая крупная добывающая компания в стране, и в ближайшее время она увеличит объемы производства нефти вдвое. Пока всю нефть ТШО отправляет по КТК. Не так давно, правда, была информация о том, что ТШО подумывает использовать БТД как временный вариант, пока не решится вопрос о расширении мощности КТК. Но это, скорее всего, была просто страшилка для правительства России, которое в качестве участника КТК периодически грозило воспрепятствовать увеличению пропускной способности системы, если не будут увеличены тарифы.

Для “Тенгизшевройла” КТК - более выгодный вариант еще и потому, что здесь есть банк качества нефти. То есть когда высококачественная легкая нефть Tengiz смешивается с другими сортами, ТШО получает компенсацию за то, что на выходе смесь уже более низкого качества, чем Tengiz. В БТД такой системы нет, и ТШС пока остается верен КТК, постоянно официальных заявлениях.

Благодаря реконструкции АНПЗ объемы производства бензина увеличатся более чем в два раза, а производство высоко
октановых бензинов Аи-93, Аи-95, Аи-96 вырастет почти в
десять раз. При этом выбросы вредных веществ в атмосферу
сократятся в три раза, а содержание нефтепродуктов в сточных водах снизится с 205 до полутора тонн в год.

Проверка готовности объектов, которую проводили в ноябре 2005 года, январе и марте 2006 года, показала отрадный итог столь сложной и слаженной работы. По результатам комплексного опробования будет утвержден акт рабочей комиссии для предъявления объекта Государственной приемочной комиссии.

После модернизации на заводе можно будет переработать 4, 3 миллиона тонн углеводородного сырья в год, в том числе 1, 2 миллиона тонн светлой нефти. При этом глубина переработки “черного золота” превысит 80 процентов.

Череда аварийных ситуаций в Западном Казахстане и на Каспии заставила независимых экологов вспомнить о событии пятнадцатилетней давности. Тогда пожар на скважине 37 Тенгизского месторождения, длившийся больше года, показал, насколько опасен процесс добычи нефти и к каким необратимым последствиям приводят так называемые нештатные ситуации. По неофициальным сведениям, погасить пожар удалось лишь с помощью направленного ядерного взрыва малой мощности

В последние месяцы в прессе появилось несколько сообщений о ЧП на нефтяных месторождениях. В феврале произошла утечка нефти из скважины Юго-Западный Тажигали. В марте на Акингене зафонтанировала нефть на высоту 20 метров.

На месторождении Западный Кашаган застряло в скважине бурильное оборудование. Там же недавно произошла утечка нефти, причем сообщение об этом, по причине несовершенства связи, как объясняли специалисты компании ОКИОК, поступило не через считанные минуты, а гораздо позже.

Словом, нештатных ситуаций, пусть и без жертв и больших видимых последствий для людей и окружающей среды, случается немало. Поэтому экологи общественного экологического объединения “Каспий-XXI” требуют особых мер по усилению безопасности работ, создания международной комиссии пяти прикаспийских государств и серьезной программы компенсации ОКИОК от возможных экологических катастроф.

На шельфе Каспия вполне может произойти ЧП, подобное тому, что случилось в 1985 году. Но сейчас, считает он, последствия будут намного глобальнее и плачевнее. Впрочем, и тот пожар принес немало бед.

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.