Экология и происхождение нефти

   Федеральное агентство по образованию РФ

   Государственное образовательное учреждение

   высшего профессионального образования

   «Пермский государственный технический университет»

   Кафедра  
 
 
 
 
 
 
 
 

   РЕФЕРАТ

   по  дисциплине «Экология»

   «Экология и происхождение нефти» 
 
 
 
 
 

Выполнил:  
 

Проверил:  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Пермь, 2009

   Содержание

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Введение

   Бурный  научно-технический прогресс и высокие  темпы развития различных отраслей науки и мирового хозяйства в  XIX – XX вв. привели к резкому увеличению потребления различных полезных ископаемых, особое место среди которых заняла нефть.

   Считают, что современный термин “нефть”  произошел от слова “нафата”, что  на языке народов Малой Азии означает просачиваться. Вопрос о происхождении нефти по сей день остается открытым.

   Нефть начали добывать на берегу Евфрата  за 6 – 4 тыс. лет до нашей эры. Использовалась она и в качестве лекарства. Древние египтяне использовали асфальт (окисленную нефть) для бальзамирования. Нефтяные битумы использовались для приготовления строительных растворов. Нефть входила в состав “греческого огня”. В средние века нефть использовалась для освещения в ряде городов на Ближнем Востоке, Южной Италии. В начале XIX века в России, а в середине XIX века в Америке из нефти путем возгонки был получен керосин. Он использовался в лампах. До середины XIX века нефть добывалась в небольших количествах из глубоких колодцев вблизи естественных выходов ее на поверхность. Изобретение парового, а затем дизельного и бензинового двигателя привело к бурному развитию нефтедобывающей промышленности.

   Современный уровень цивилизации и технологии был бы немыслим без той дешевой и обильной энергии, которую предоставляет нам нефть. Сегодня она имеет огромное значение для народного хозяйства страны

   Нефть – наше национальное богатство, источник могущества России, фундамент ее экономики. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   1. Характеристика нефти

   1.1. Понятие нефти, виды нефти

   Нефть - маслянистая жидкость, представляющая собой сложный природный раствор  органических соединений, в основном углеводородов. В углеводородах  растворены высокомолекулярные смолисто-асфальтеновые  вещества, а также низкомолекулярные кислород-, азот- и серосодержащие органические соединения. Кроме того, в нефти растворены и некоторые неорганические вещества: вода, соли, сероводород, соединения металлов и других элементов.

   Нефть в природе довольно разнообразна. По внешнему виду она различается по цвету (от почти бесцветной до темно-коричневой) и вязкости (от весьма подвижной до густой малоподвижной). Соотношение компонентов, входящих в состав нефти, определяет ее тип, физические свойства, состав. Изменение состава и свойств нефти отражается прежде всего на удельном весе, который колеблется от 0,80 до 0,95. Нефть с большим или меньшим удельным весом встречается редко.

   В составе нефти различают следующие  классы углеводородов:

• алифатические (метановые);
• циклические насыщенные (нафтеновые);
• циклические ненасыщенные (ароматические).

   Имеются также смешанные (гибридные) углеводороды: метано-нафтеновые, нафтеново-ароматические.

   Среди метановых углеводородов в нефти  имеются газообразные, жидкие и твердые. Газообразные (метан, этан, бутан и др.) растворены в жидких углеводородах и выделяются при изменении давления. Твердые высокомолекулярные углеводороды (парафины) также находятся в растворенном состоянии. Их попадание в почву особенно опасно, так как, имея низкую температуру застывания, парафины прочно закупоривают все каналы, по которым происходит обмен веществ между почвой и растением, почвой и атмосферой.

   Нефть с преобладанием метановых углеводородов  относится к метановому типу. Среди  ее разновидностей выделяется высокопарафинистая нефть (содержание парафина более 6 %), парафинистая (1,5-6,0 %) и малопарафинистая (менее 1,5 %).

   Нафтеновые  углеводороды присутствуют во всех типах  нефти, но нефть с преобладанием  этого класса углеводородов встречается  редко. Среди ароматических углеводородов преобладают низкомолекулярные структуры (бензол, толуол, ксилол, нафталины). В подчиненном количестве имеются гомологи 3-6-кольчатых углеводородов (полициклические ароматические углеводороды - ПАУ). В некоторых разновидностях нефти ПАУ содержат значительное количество 3,4-бенз(а)пирена и других канцерогенных углеводородов.

   Высокомолекулярные  ароматические структуры, содержащие также кислород, серу, азот, представляют смолы и асфальтены. Смолы - вязкие вещества, асфальтены - твердые. Те и другие растворены в жидких углеводородах. Высокое содержание смол и асфальтенов в нефти определяет увеличение ее удельного веса и вязкости. Такие нефти малоподвижны, но могут создать устойчивый очаг загрязнения в почве.

   Смолистые нефти не содержат, как правило, твердых парафинов, а высокопарафинистые нефти - заметного количества смолисто-асфальтеновых веществ. Нафтеновые нефти содержат минимальное количество тех и других.

   Существенное  значение имеет содержание серы в  нефти. Кроме элементной серы, в нефти  присутствуют некоторые специфические сернистые соединения (меркаптаны, сульфиды, тиофаны), дающие специфический запах. Присутствие сернистых соединений увеличивает токсичность нефти.

   По  содержанию серы нефть бывает малосернистая (менее 0,5 %), сернистая (0,5-2,0%), высокосернистая (более 2,0%).

   Нефть разделяется на фракции по температуре  кипения смесей различных углеводородов. Углеводороды, вскипающие до 200 °С, относятся  к бензиновой, вскипающие в интервале 200-300 °С, - керосиновой, от 300 до 400 °С - газоилевой фракциям.

   Нефть, богатая бензиновой фракцией, быстрее  испаряется, и ее воздействие на природную среду относительно кратковременно. Углеводороды, вскипающие при высоких  температурах, довольно устойчивы и  очищение от них компонентов природной  среды проходит с трудом.

   В таблице 1 отмечены некоторые свойства разных типов нефти. Тип нефти зависит от многих условий, связанных с формированием и существованием ее скоплений. В одном и том же районе можно встретить разные типы нефти. Часто наблюдается определенная зональность по площади и по толще нефтеносных пород в изменении состава нефти. Состав нефти изображен на рисунке 1.  
 
 
 

   Таблица 1

   Классификация нефти по углеводородному составу  и некоторым физико-химическим свойствам (по А.Ф. Добрянскому)

 

   Рис.1. Состав нефти в недрах (в весовых %)

   1.2. Продукты переработки  нефти

   Из  нефти получают несколько тысяч различных продуктов, которые делятся на следующие основные группы:

• сырье для нефтехимии в производстве синтетического каучука, спиртов, полиэтилена, полипропилена, широкой гаммы различных пластмасс и готовых изделий из них, искусственных тканей;
• источник для выработки моторных топлив (бензина, керосина, дизельного и реактивных топлив), масел и смазок, а также котельно-печного топлива (мазут), строительных материалов (битумы, гудрон, асфальт);
• сырье для получения ряда белковых препаратов, используемых в качестве добавок в корм скоту для стимуляции его роста.
• прочие нефтепродукты (кокс, сажа, смазки, органические кислоты и др.).

   Нефтепродукты состоят из тех же компонентов  сырой нефти, отделенных друг от друга  и полученных из них путем термокаталитических химических реакций. Топлива, например, - это жидкие углеводородные продукты. Они различаются по температуре кипения:

   начало  кипения - 200 °С - бензины (авиационные, автомобильные топлива);

   200 - 300 °С - керосины, лигроины (тракторные, реактивные топлива);

   >300 °С - мазуты, газойли (котельные, газотурбинные  топлива).

   Нефтяные  битумы, наоборот, - это твердые продукты, лишенные углеводородной составляющей. Они применяются в строительстве, производстве изоляционных материалов, резины и др.

   Парафины, церезины - это твердые углеводороды, находящие применение в нефтехимии, пищевой промышленности, медицине.

   Масла - вязкие продукты, состоящие из высокомолекулярных углеводородов. Применяются для  смазок, гидропередач, изоляций и других целей. 
 
 
 
 

   2. Теории происхождения нефти

   Выдвинуто много теорий, объясняющих происхождение  нефти, из них основные - органическая (биогенная) и неорганическая (абиогенная). Большинство ученых в СССР и за рубежом являются сторонниками концепции  биогенного образования нефти. Еще М. В. Ломоносов ("О слоях земных", 1763) высказал идею о дистилляционном происхождении нефти под действием теплоты из органического вещества, которое дает начало и каменным углям. Теорию образования нефти из сапропеля (органические илы) впервые предложил Г. Потонье (1904-05). Наибольший вклад в развитие органической теории принадлежит И. М. Губкину ("Учение о нефти", 1932).