Что относится к полезным ископаемым кирпич нефть каменный уголь бензин торф


Полезные ископаемые — урок. Окружающий мир, 4 класс.

 

Нефть — природная густая маслянистая горючая жидкость тёмного цвета со специфическим запахом. Большинство учёных считает, что нефть образовалась из органического вещества осадочных пород (остатков древних живых организмов).

 

Из нефти получают топливо (бензин, керосин, дизельное топливо, реактивное топливо), пластмассы, смазочные масла, химические волокна для производства тканей.

 

Нефть добывается с помощью специально пробуренных скважин и мощных насосов.

 

Нефть является главной статьёй российского экспорта. (Экспорт — это вывоз товаров в другие страны для их продажи.) Нефть поступает в различные районы России и за границу по нефтепроводам (длинные подземные трубы). Ещё нефть перевозят на нефтеналивных танкерах (специальных морских судах) и по железным дорогам в цистернах.

Природный газ

Природный газ не имеет цвета и запаха. Относится к горючим ископаемым. Используется как топливо для обогрева помещений, для приготовления пищи, на электростанциях, в котельных, на заводах, а также как сырьё для получения пластмасс, резины, волокна и других полезных веществ.

 

Россия — один из крупнейших экспортёров газа в мире. Природный газ поступает по газопроводам.

 

 

Торф — это горючее полезное ископаемое тёмно-коричневого цвета. Торф образуется из растительных остатков при их перегнивании в условиях недостатка кислорода. Как правило, основным местом формирования торфа являются болота.

 

Некоторое время назад торф практически повсеместно использовался в качестве топлива. Кроме этого, торф — отличное органическое удобрение, широко использующееся в сельском хозяйстве. На фермах торф служит подстилкой для животных.

 

Залежи торфа необходимо оберегать от пожаров, так как такие пожары очень трудно тушить.

Уголь — горная порода, которая образуется в недрах Земли из остатков древних растений. Сначала образовался торф, а со временем он превратился в уголь. Существует несколько разновидностей угля: бурый уголь, каменный уголь, антрацит.

 

 

Бурый уголь. Сорт образовался из остатков торфа позже всех, поэтому он считается самым молодым. Особенность его в том, что у него очень низкая температура сгорания.

 

 

Каменный уголь. Это самая распространённая разновидность угля в деятельности человека. Он используется как топливо, из него получают пластмассы, краски и другие полезные материалы. Добывается как открытым способом, так и закрытым, в шахтах.

 

 

Антрацит. По своей структуре этот вид очень твёрдый, имеет самую высокую температуру сгорания. Залежи этого угля находятся очень глубоко под землёй.

Железная руда

 

Железо — это прочный металл, использовать который люди начали ещё много веков назад. Но найти его в чистом виде невозможно. Железо содержится во многих горных породах в виде соединения с другими минералами. Самое большое содержание железа — в железной руде.

 

Самое главное свойство железной руды — плавкость. Из железной руды на металлургических заводах выплавляют чугун, а из чугуна — сталь.

 

На сегодняшний день чугун и сталь используются во многих сферах жизни и деятельности человека, в том числе и во всех видах промышленного производства. Сталь — основное сырьё для машиностроения.

 

Известняк — обычно белый, серый или желтоватый камень. Он образовался из остатков морских организмов. Их отпечатки можно хорошо рассмотреть в известняке-ракушечнике. Применяется при строительстве зданий и дорог. Из известняка получают известь для приготовления строительных растворов. Особая разновидность известняка — мел.

Песок и глина — одни из самых распространённых горных пород. Они образуются в природе при разрушении других горных пород, например гранита.

 

 

Глина бывает белая, красная, коричневая, жёлтая, серая. Она непрозрачная, твёрдая, плотная, негорючая. При намокании глина становится вязкой и пластичной, а при высыхании сохраняет свою форму. Из глины изготавливают кирпичи, черепицу, посуду. Изделия из обожжённой глины называются керамическими.

 

 

Песок — сыпучая горная порода жёлтого или белого цвета, непрозрачная. Используется в строительстве, при изготовлении стекла.

 

Гранит — горная порода, состоящая из зёрен полевого шпата, кварца и слюды. Гранит очень прочный. Хорошо полируется. Применяется в строительстве. Из него изготавливают лестницы, колонны,  памятники. Многие станции метро облицованы гранитом. Красная площадь в Москве вымощена гранитной брусчаткой.

 

Гранит залегает глубоко в недрах Земли, но в некоторых местах глыбы горной породы выходят на поверхность. Здесь его и добывают.

Нефть | Национальное географическое общество

Миллионы лет назад водоросли и растения жили в мелководных морях. После смерти и погружения на морское дно органический материал смешался с другими отложениями и был захоронен. За миллионы лет под высоким давлением и высокой температурой останки этих организмов превратились в то, что мы сегодня знаем как ископаемое топливо. Уголь, природный газ и нефть - все это ископаемые виды топлива, которые образовались в одинаковых условиях.

Сегодня нефть находится в огромных подземных резервуарах, где находились древние моря.Нефтяные резервуары можно найти под землей или на дне океана. Их сырая нефть добывается гигантскими буровыми установками.

Сырая нефть обычно черного или темно-коричневого цвета, но также может быть желтоватой, красноватой, коричневой или даже зеленоватой. Различия в цвете указывают на различный химический состав различных запасов сырой нефти. Например, нефть, в которой мало металлов или серы, обычно светлее (иногда почти прозрачна).

Нефть используется для производства бензина, который является важным продуктом в нашей повседневной жизни.Он также обрабатывается и входит в состав тысяч различных предметов, включая шины, холодильники, спасательные жилеты и анестетики.

Когда нефтепродукты, такие как бензин, сжигаются для получения энергии, они выделяют токсичные газы и большое количество двуокиси углерода, парникового газа. Углерод помогает регулировать температуру атмосферы Земли, а добавление к естественному балансу за счет сжигания ископаемого топлива отрицательно влияет на наш климат.

Под поверхностью Земли и в битуминозных ямах, которые всплывают на поверхность, находятся огромные количества нефти.Нефть существует даже намного ниже самых глубоких скважин, которые разрабатываются для ее добычи.

Однако нефть, как уголь и природный газ, является невозобновляемым источником энергии. На его формирование потребовались миллионы лет, а когда его добывают и потребляют, у нас нет возможности заменить его.

Заканчиваются запасы нефти. В конце концов, мир достигнет «пика добычи», то есть самого высокого уровня добычи. Некоторые эксперты предсказывают, что пик добычи нефти может наступить уже в 2050 году. Поиск альтернатив нефти имеет решающее значение для глобального энергопотребления, и на него сосредоточены многие отрасли.

Образование нефти

Геологические условия, которые в конечном итоге привели к образованию нефти, сформировались миллионы лет назад, когда растения, водоросли и планктон дрейфовали в океанах и мелководных морях. Эти организмы опустились на морское дно в конце своего жизненного цикла. Со временем они были погребены и раздавлены миллионами тонн отложений и даже большим количеством слоев растительного мусора.

В конце концов, древние моря высохли и остались сухие бассейны, названные осадочными бассейнами.Глубоко под дном бассейна органический материал был сжат между мантией Земли с очень высокими температурами и миллионами тонн горных пород и отложений над ними. Кислород в этих условиях почти полностью отсутствовал, и органическое вещество начало превращаться в восковое вещество, называемое керогеном.

При повышении температуры, времени и давления кероген претерпел процесс, называемый катагенезом, и превратился в углеводороды. Углеводороды - это просто химические вещества, состоящие из водорода и углерода.Различные комбинации тепла и давления могут создавать разные формы углеводородов. Некоторые другие примеры - уголь, торф и природный газ.

Осадочные бассейны, где раньше лежало древнее морское дно, являются ключевыми источниками нефти. В Африке осадочный бассейн дельты Нигера покрывает сушу в Нигерии, Камеруне и Экваториальной Гвинее. Более 500 месторождений нефти были обнаружены в массивном бассейне дельты Нигера, и они составляют одно из самых продуктивных нефтяных месторождений в Африке.

Химия и классификация сырой нефти

Бензин, который мы используем для заправки наших автомобилей, синтетические ткани наших рюкзаков и обуви, а также тысячи различных полезных продуктов, изготовленных из нефти, имеют единообразные и надежные формы.Однако сырая нефть, из которой производятся эти изделия, не является ни однородной, ни однородной.

Химия
Сырая нефть состоит из углеводородов, которые в основном состоят из водорода (около 13% по весу) и углерода (около 85%). Другие элементы, такие как азот (около 0,5%), сера (0,5%), кислород (1%), и металлы, такие как железо, никель и медь (менее 0,1%), также могут быть смешаны с углеводородами в небольших количествах. .
Способ организации молекул в углеводородах является результатом первоначального состава водорослей, растений или планктона миллионы лет назад.Количество тепла и давления, которым подвергались растения, также вносит свой вклад в изменения, которые обнаруживаются в углеводородах и сырой нефти.

Из-за этого изменения сырая нефть, перекачиваемая из-под земли, может состоять из сотен различных нефтяных соединений. Легкие нефти могут содержать до 97% углеводородов, в то время как более тяжелые нефти и битумы могут содержать только 50% углеводородов и большее количество других элементов. Почти всегда необходимо очищать сырую нефть для получения полезных продуктов.

Классификация
Нефть классифицируется по трем основным категориям: географическое местоположение, где она была пробурена, содержание серы в ней и ее удельный вес в градусах API (мера плотности).

Классификация: География
Нефть добывают во всем мире. Однако есть три основных источника сырой нефти, которые задают ориентиры для ранжирования и ценообразования других поставок нефти: Brent Crude, West Texas Intermediate, а также Дубай и Оман.

Brent Crude - это смесь, добываемая на 15 различных месторождениях нефти между Шотландией и Норвегией в Северном море.Эти месторождения поставляют нефть в большую часть Европы.

West Texas Intermediate (WTI) - более легкая нефть, которая добывается в основном в американском штате Техас. Он «сладкий» и «легкий» - считается очень качественным. WTI поставляет нефть в большую часть Северной Америки.

Дубайская нефть, также известная как Фатех или Дубай-Оманская нефть, представляет собой легкую кислую нефть, которая добывается в Дубае, часть Объединенных Арабских Эмиратов. Соседняя страна Оман недавно начала добычу нефти. Нефть из Дубая и Омана используется в качестве ориентира для ценообразования на нефть Персидского залива, которая в основном экспортируется в Азию.

Справочная корзина ОПЕК - еще один важный источник нефти. ОПЕК - Организация стран-экспортеров нефти. Справочная корзина ОПЕК - это средняя цена на нефть из 12 стран-членов ОПЕК: Алжира, Анголы, Эквадора, Ирана, Ирака, Кувейта, Ливии, Нигерии, Катара, Саудовской Аравии, Объединенных Арабских Эмиратов и Венесуэлы.

Классификация: содержание серы
Сера считается «примесью» в нефти. Сера в сырой нефти может вызывать коррозию металла в процессе очистки и способствовать загрязнению воздуха.Нефть с содержанием серы более 0,5% называется «кислой», а нефть с содержанием серы менее 0,5% - «сладкой».

Сладкое масло обычно намного более ценно, чем кислое, потому что оно не требует такой очистки и менее вредно для окружающей среды.

Классификация: плотность по API
Американский институт нефти (API) - это торговая ассоциация предприятий нефтегазовой промышленности. API установил принятые системы стандартов для различных продуктов, связанных с нефтью и газом, таких как манометры, насосы и буровое оборудование.В API также установлено несколько единиц измерения. «Блок API», например, измеряет гамма-излучение в скважине (шахте, пробуренной в земле).

Плотность API

- это показатель плотности нефтяной жидкости по сравнению с водой. Если плотность нефтяной жидкости в градусах API больше 10, она «легкая» и плавает на поверхности воды. Если плотность в градусах API меньше 10, он «тяжелый» и тонет в воде.

Легкие нефтепродукты предпочтительны, потому что они имеют более высокий выход углеводородов.Более тяжелые масла содержат больше металлов и серы и требуют более тщательной очистки.

Нефтяные резервуары

Нефть находится в подземных карманах, называемых резервуарами. Глубоко под землей давление чрезвычайно велико. Нефть медленно просачивается к поверхности, где давление ниже. Он продолжает движение от высокого к низкому давлению, пока не встретит непроницаемый слой породы. Затем нефть накапливается в резервуарах, которые могут находиться на глубине нескольких сотен метров от поверхности Земли.

Нефть может удерживаться структурными ловушками, которые образуются, когда массивные слои горных пород изгибаются или разрушаются (разрушаются) из-за движущихся массивов суши Земли. Нефть также может удерживаться стратиграфическими ловушками. Различные пласты или слои породы могут иметь разную пористость. Например, сырая нефть легко мигрирует через слой песчаника, но может оказаться в ловушке под слоем сланца.

Геологи, химики и инженеры ищут геологические структуры, которые обычно задерживают нефть.Они используют процесс, называемый «сейсмическое отражение», для обнаружения подземных структур горных пород, которые могли удерживать сырую нефть. В процессе происходит небольшой взрыв. Звуковые волны проходят под землей, отскакивают от различных типов скал и возвращаются на поверхность. Датчики на земле интерпретируют возвращающиеся звуковые волны, чтобы определить геологическое строение подземелья и возможность залежи нефти.

Количество нефти в резервуаре измеряется в баррелях или тоннах.Бочка с маслом составляет около 42 галлонов. Это измерение обычно используется производителями нефти в США. Производители нефти в Европе и Азии обычно используют метрические тонны. В метрической тонне содержится от 6 до 8 баррелей нефти. Преобразование неточно, поскольку разные сорта масла весят разное количество в зависимости от количества примесей.

Сырая нефть часто встречается в коллекторах вместе с природным газом. Раньше природный газ либо сжигали, либо позволяли улетучиваться в атмосферу.Теперь была разработана технология улавливания природного газа и его закачки в скважину или его сжатия в сжиженный природный газ (СПГ). СПГ легко транспортируется и имеет универсальное применение.

Добыча нефти

В некоторых местах нефть поднимается на поверхность Земли пузырями. Например, в некоторых частях Саудовской Аравии и Ирака пористые породы позволяют нефти просачиваться на поверхность в небольших прудах. Однако большая часть нефти находится в подземных нефтяных резервуарах.

Общее количество нефти в пласте называется нефтеотдачей.Многие нефтяные жидкости, составляющие нефтеотдачу коллектора, не могут быть извлечены. Эти нефтяные жидкости могут быть слишком сложными, опасными или дорогими для бурения.

Часть геологической нефтеотдачи пласта, которая может быть извлечена и переработана, - это запасы нефти этого пласта. Решение об инвестировании в сложные буровые работы часто принимается на основании доказанных запасов нефти на участке.

Бурение может быть эксплуатационным, разведочным или направленным.

Бурение в районе, где уже обнаружены запасы нефти, называется эксплуатационным бурением.Прудхо-Бэй, Аляска, обладает крупнейшими запасами нефти в Соединенных Штатах. Эксплуатационное бурение в Прудхо-Бэй включает новые скважины и расширение технологий добычи.

Бурение при отсутствии известных запасов называется разведочным бурением. Разведочное бурение, также называемое «поисковым» бурением, - это рискованный бизнес с очень высокой частотой отказов. Однако потенциальные выгоды от добычи нефти побуждают многих «искателей» попробовать поисковое бурение. «Бриллиант» Гленн Маккарти, например, известен как «Король диких животных» из-за его успеха в обнаружении огромных запасов нефти недалеко от Хьюстона, штат Техас.В 1930-е годы Маккарти 38 раз ударил по нефти, заработав миллионы долларов.

Направленное бурение включает бурение вертикально к известному источнику нефти с последующим поворотом бурового долота под углом для доступа к дополнительным ресурсам. Обвинения в наклонно-направленном бурении привели к первой войне в Персидском заливе в 1991 году. Ирак обвинил Кувейт в использовании методов наклонно-направленного бурения для добычи нефти из иракских нефтяных резервуаров вблизи границы с Кувейтом. Впоследствии Ирак вторгся в Кувейт, что вызвало международное внимание и вмешательство.После войны граница между Ираком и Кувейтом была перекроена, и водохранилища теперь принадлежат Кувейту.

Нефтяные вышки

На суше нефть можно добывать с помощью устройства, называемого нефтяной вышкой или буровой установкой. На море нефть добывают с нефтяной платформы.

Первичная добыча
В большинстве современных скважин используется установка для пневматического роторного бурения, которая может работать 24 часа в сутки. В этом процессе двигатели приводят в действие буровую коронку. Сверло - это режущий инструмент, используемый для создания круглого отверстия.Буровые долота, используемые в установках для пневматического роторного бурения, изготовлены из полой стали с вольфрамовыми стержнями, используемыми для резки породы. Нефтяные буровые коронки могут иметь диаметр 36 сантиметров (14 дюймов).

Когда буровое долото вращается и прорезает землю, небольшие куски породы отламываются. Мощный поток воздуха закачивается вниз по центру полого сверла и выходит через его нижнюю часть. Затем воздух устремляется обратно к поверхности, унося с собой крошечные глыбы камня. Геологи на месте могут изучить эти куски измельченной породы, чтобы определить различные пласты породы, с которыми сталкивается буровая установка.

Когда сеялка сталкивается с нефтью, часть нефти естественным образом поднимается с земли, перемещаясь из области высокого давления в область низкого давления. Этот немедленный выброс нефти может стать «фонтаном», стреляющим на десятки метров в воздух, что является одним из самых драматических действий по добыче. Он также является одним из самых опасных, и элемент оборудования, называемый противовыбросовым превентором, перераспределяет давление, чтобы остановить такой фонтан.

Насосы используются для добычи нефти. Большинство буровых установок имеют два комплекта насосов: буровые насосы и откачивающие насосы.«Грязь» - это буровой раствор, используемый для создания скважин для добычи нефти и природного газа. Буровые насосы обеспечивают циркуляцию бурового раствора.

В нефтяной промышленности используется широкий спектр откачивающих насосов. Какой насос использовать, зависит от географии, качества и положения нефтяного резервуара. Например, погружные насосы погружаются непосредственно в жидкость. Газовый насос, также называемый пузырьковым насосом, использует сжатый воздух для выталкивания нефти на поверхность или в скважину.

Один из наиболее известных типов откачивающих насосов - это насосная головка, верхняя часть поршневого насоса.Pumpjacks прозвали «жаждущими птицами» или «кивающими ослами» за их контролируемое, регулярное движение вниз. Кривошип перемещает большую насосную домкрат в форме молотка вверх и вниз. Глубоко под поверхностью насосная домкрат перемещает полый поршень вверх и вниз, постоянно вынося нефть обратно на поверхность или в колодец.

Успешные буровые площадки могут добывать нефть примерно 30 лет, хотя некоторые добывают еще много десятилетий.

Вторичная добыча
Даже после закачки подавляющее большинство (до 90%) нефти может оставаться в плотно захваченном подземном резервуаре.Для извлечения этой нефти необходимы другие методы - процесс, называемый вторичным извлечением. Откачка лишнего масла была методом, использовавшимся в 1800-х и начале 20-го века, но он улавливал только более тонкие масляные компоненты и оставлял после себя большие запасы тяжелой нефти.

Затопление обнаружено случайно. В 1870-х годах производители нефти в Пенсильвании заметили, что в заброшенных нефтяных скважинах накапливаются дождевая и грунтовые воды. Вес воды в скважинах вытеснил нефть из пластов в соседние скважины, увеличив их добычу.Вскоре производители нефти начали намеренно затоплять скважины, чтобы добыть больше нефти.

На сегодняшний день наиболее распространенным вторичным методом извлечения является использование газа. Во время этого процесса скважина намеренно пробуривается глубже, чем нефтяной пласт. Более глубокая скважина попадает в резервуар природного газа, и газ под высоким давлением поднимается вверх, вытесняя нефть из резервуара.

Нефтяные платформы

Бурение на море намного дороже, чем бурение на суше. Обычно здесь используются те же методы бурения, что и на суше, но для этого требуется массивная конструкция, способная выдержать огромную силу океанских волн в штормовом море.

Морские буровые платформы - одни из крупнейших искусственных сооружений в мире. Часто они включают в себя жилые помещения для людей, которые работают на платформе, а также причалы и вертолетную площадку для перевозки рабочих.

Платформа может быть либо привязана к дну океана и плавать, либо может представлять собой жесткую конструкцию, которая крепится к дну океана, моря или озера с помощью бетонных или стальных опор.

Платформа Hibernia, расположенная в 315 км (196 миль) от восточного побережья Канады в северной части Атлантического океана, является одной из крупнейших нефтяных платформ в мире.На платформе работают более 70 человек в трехнедельную смену. Платформа имеет высоту 111 метров (364 фута) и закреплена на дне океана. Для дополнительной устойчивости было добавлено около 450 000 тонн твердого балласта. Платформа может хранить до 1,3 миллиона баррелей нефти. Всего Hibernia весит 1,2 миллиона тонн! Однако платформа по-прежнему уязвима для сокрушительного веса и прочности айсбергов. Его края зазубрены и острые, чтобы выдерживать удары морского льда или айсбергов.

Нефтяные платформы могут вызвать огромные экологические катастрофы.Проблемы с буровым оборудованием могут вызвать взрыв нефти из скважины в океан. Ремонт колодца на глубине сотен метров ниже уровня океана - это чрезвычайно сложно, дорого и медленно. Миллионы баррелей нефти могут вылиться в океан до того, как скважина закроется.

Когда нефть разливается в океане, она плавает по воде и наносит ущерб популяции животных. Одно из самых разрушительных воздействий на птиц. Масло нарушает гидроизоляционные свойства перьев, и птицы не защищены от холодной воды океана.Тысячи людей могут умереть от переохлаждения. Разливы нефти также угрожают рыбе и морским млекопитающим. Темные тени от разливов нефти могут выглядеть как еда. Нефть может повредить внутренние органы животных и быть еще более токсичными для животных, находящихся на более высоких уровнях пищевой цепи. Этот процесс называется биоаккумуляцией.

В 2010 году взорвалась огромная нефтяная платформа в Мексиканском заливе, Deepwater Horizon . Это был крупнейший аварийный разлив нефти на море в истории. Одиннадцать рабочих платформы погибли, и более 4 миллионов баррелей нефти хлынули в Мексиканский залив.Ежедневно в океан текло более 40 000 баррелей. Под угрозой оказались восемь национальных парков, экономика сообществ вдоль побережья Мексиканского залива оказалась под угрозой из-за упадка туризма и рыболовства и гибели более 6000 животных.

От буровых установок до рифов
Морские нефтяные платформы также могут выступать в качестве искусственных рифов. Они обеспечивают поверхность (субстрат) для водорослей, кораллов, устриц и ракушек. Этот искусственный риф может привлекать рыбу и морских млекопитающих и создавать процветающую экосистему.

До 1980-х годов нефтяные платформы демонтировали и вывозили из океанов, а металл продавали как металлолом. В 1986 году Национальная ассоциация морского рыболовства разработала программу «От буровых установок до рифов». Теперь нефтяные платформы либо опрокидываются (в результате подводного взрыва), либо удаляются и отбуксируются на новое место, либо частично разбираются. Это позволяет морской жизни продолжать процветать на искусственном рифе, который десятилетиями служил местом обитания.

Воздействие программы «Rigs to-Reefs» на окружающую среду все еще изучается.Оставленные под водой нефтяные платформы могут представлять опасность для судов и водолазов. Сети рыболовных судов застряли в платформах, и есть опасения по поводу правил безопасности заброшенных сооружений.

Экологи утверждают, что нефтяные компании должны нести ответственность за выполнение первоначально согласованного ими обязательства по восстановлению морского дна до его первоначального состояния. Оставляя платформы в океане, нефтяные компании освобождаются от выполнения этого соглашения, и есть опасения, что это может создать прецедент для других компаний, которые захотят утилизировать свой металл или оборудование в океанах.

Нефть и окружающая среда: битум и северный лес

Нефть не всегда нужно добывать глубоким бурением. Если он не встречает под землей каменистые препятствия, он может просочиться на поверхность и пузыриться над землей. Битум - это черная, чрезвычайно липкая нефть, которая иногда поднимается на поверхность Земли.

В естественном состоянии битум обычно смешан с «нефтеносными песками» или «битуминозными песками», что делает его чрезвычайно трудным для добычи и является нетрадиционным источником нефти.Только около 20% мировых запасов битума находятся над землей и могут быть добыты на поверхности.

К сожалению, поскольку битум содержит большое количество серы и тяжелых металлов, его извлечение и очистка являются дорогостоящими и вредными для окружающей среды. Производство битума в полезные продукты приводит к выбросам углерода на 12% больше, чем при переработке обычной нефти.

Битум - это консистенция холодной патоки, и в скважину необходимо закачать мощный горячий пар, чтобы расплавить битум и извлечь его.Затем большое количество воды используется для отделения битума от песка и глины. Этот процесс истощает близлежащие источники воды. Выпуск очищенной воды обратно в окружающую среду может еще больше загрязнить оставшуюся воду.

Переработка битума из битуминозных песков также сложная и дорогостоящая процедура. Для производства одного барреля нефти требуется две тонны нефтеносных песков.

Однако мы зависим от битума из-за его уникальных свойств: около 85% добываемого битума используется для производства асфальта для мощения и ремонта наших дорог.Небольшой процент используется для кровли и других изделий.

Запасы битума
Большая часть мировых битуминозных песков находится в восточной части Альберты, Канада, в нефтеносных песках Атабаски. Другие крупные запасы находятся в Северо-Каспийском бассейне Казахстана и Сибири, Россия.

Нефтяные пески Атабаски - четвертые по величине запасы нефти в мире. К сожалению, запасы битума расположены под частью бореального леса, также называемого тайгой. Это делает добычу трудной и экологически опасной.

Тайга окружает северное полушарие чуть ниже замерзшей тундры, занимая площадь более 5 миллионов квадратных километров (2 миллиона квадратных миль), в основном в Канаде, России и Скандинавии. На его долю приходится почти треть всех лесных угодий на планете.

Тайгу иногда называют «легкими планеты», потому что она ежедневно фильтрует тонны воды и кислорода через листья и иголки своих деревьев. Каждую весну северный лес выбрасывает в атмосферу огромное количество кислорода и сохраняет наш воздух чистым.Это дом для мозаики растений и животных, все из которых зависят от зрелых деревьев, мхов и лишайников северного биома.

По оценкам, открытые рудники занимают лишь 0,2% бореальных лесов Канады. Около 80% нефтеносных песков Канады можно получить путем бурения, а 20% - с помощью открытых горных работ.

Переработка нефти

Переработка нефти - это процесс преобразования сырой нефти или битума в более полезные продукты, такие как топливо или асфальт.

Сырая нефть выходит из-под земли с примесями, от серы до песка.Эти компоненты необходимо разделить. Это осуществляется путем нагревания сырой нефти в дистилляционной башне, в которой установлены тарелки и разные температуры. Нефтяные углеводороды и металлы имеют разные температуры кипения, и когда масло нагревается, пары от разных элементов поднимаются на разные уровни башни, прежде чем снова конденсироваться в жидкость на многоярусных тарелках.

Пропан, керосин и другие компоненты конденсируются на разных ярусах башни и могут собираться индивидуально.Их транспортируют по трубопроводам, океанским судам и грузовикам в разные места для непосредственного использования или дальнейшей обработки.

Нефтяная промышленность

Нефть не всегда добывалась, очищалась и использовалась миллионами людей, как сегодня. Однако он всегда был важной частью многих культур.

Самые первые известные нефтяные скважины были пробурены в Китае еще в 350 году нашей эры. Скважины были пробурены на глубину почти 244 метра (800 футов) с использованием прочных бамбуковых долот.Нефть добывалась и транспортировалась по бамбуковым трубопроводам. Его сжигали как отопительное топливо и как промышленный компонент. Китайские инженеры сжигали нефть, чтобы испарить рассол и получить соль.

На западном побережье Северной Америки коренные жители использовали битум в качестве клея для изготовления водонепроницаемых каноэ и корзин, а также в качестве связующего материала для создания церемониальных украшений и инструментов.

К 7 веку японские инженеры обнаружили, что нефть можно сжигать для получения света. Позже персидский алхимик в IX веке перегонял масло в керосин.В течение 1800-х годов нефть постепенно вытеснила китовый жир в керосиновых лампах, что привело к радикальному сокращению охоты на китов.

Современная нефтяная промышленность возникла в 1850-х годах. Первая скважина была пробурена в Польше в 1853 году, и технология распространилась на другие страны и была усовершенствована.

Промышленная революция открыла огромные новые возможности для использования нефти. Машины, приводимые в движение паровыми двигателями, быстро стали слишком медленными, мелкими и дорогими. Спросом пользовалось топливо на нефтяной основе.Изобретение серийного автомобиля в начале 20 века еще больше увеличило спрос на нефть.

Добыча нефти быстро выросла. В 1859 году в США было добыто 2000 баррелей нефти. К 1906 году это количество составляло 126 миллионов баррелей в год. Сегодня в США ежегодно добывается около 6,8 миллиарда баррелей нефти.

По данным ОПЕК, каждый день во всем мире производится более 70 миллионов баррелей. Это почти 49 000 баррелей в минуту.

Хотя это кажется невероятно большим количеством, использование нефти распространилось почти на все сферы жизни.Нефть во многих отношениях облегчает нашу жизнь. Во многих странах, включая США, нефтяная промышленность предоставляет миллионы рабочих мест - от геодезистов и рабочих платформ до геологов и инженеров.

Соединенные Штаты потребляют больше нефти, чем любая другая страна. В 2011 году США ежедневно потребляли более 19 миллионов баррелей нефти. Это больше, чем весь объем нефти, потребляемой в Латинской Америке (8,5 миллиона), Восточной Европе и Евразии (5,5 миллиона) вместе взятых.

Нефть входит в состав тысяч предметов повседневного обихода.Бензин, который нам нужен для транспортировки в школу, на работу или на каникулы, производится из сырой нефти. Из барреля нефти производится около 72 литров (19 галлонов) бензина, и люди во всем мире используют его для приведения в движение автомобилей, лодок, самолетов и скутеров.

Дизельные генераторы используются во многих удаленных домах, школах и больницах. Во время чрезвычайных ситуаций, когда электросеть прерывается, дизельные генераторы спасают жизни, обеспечивая электричеством больницы, многоквартирные дома, школы и другие здания, которые в противном случае были бы холодными и «в темноте».”

Нефть также используется в жидких продуктах, таких как лак для ногтей, медицинский спирт и аммиак. Нефть содержится в различных предметах для отдыха, таких как доски для серфинга, футбольные и баскетбольные мячи, велосипедные шины, сумки для гольфа, палатки, фотоаппараты и рыболовные приманки.

Нефть также содержится в более важных предметах, таких как протезы, водопроводные трубы и витаминные капсулы. В наших домах мы окружены продуктами, содержащими нефть, и зависим от них. Краска для дома, мешки для мусора, кровля, обувь, телефоны, бигуди и даже мелки содержат очищенную нефть.

углеродный цикл

Существует серьезные недостатки по добыче ископаемых видов топлива, а также извлечение нефти является спорной промышленностью.

Углерод, важный элемент на Земле, составляет около 85% углеводородов нефти. Углерод постоянно колеблется между водой, сушей и атмосферой.

Углерод поглощается растениями и является частью каждого живого организма при движении по пищевой сети. Углерод естественным образом выделяется из-за вулканов, эрозии почвы и испарения.Когда углерод выбрасывается в атмосферу, он поглощает и сохраняет тепло, регулируя температуру Земли и делая нашу планету пригодной для жизни.

Не весь углерод на Земле участвует в углеродном цикле над землей. Его огромные количества улавливаются или хранятся под землей в виде ископаемого топлива и в почве. Этот секвестрированный углерод необходим, потому что он поддерживает баланс «углеродного бюджета» Земли.

Однако этот бюджет выходит из равновесия. После промышленной революции ископаемое топливо активно добывалось и сжигалось для получения энергии или топлива.Это высвобождает углерод, который был изолирован под землей, и нарушает углеродный бюджет. Это влияет на качество воздуха, воды и климата в целом.

Тайга, например, поглощает огромное количество углерода своими деревьями и под лесной подстилкой. При бурении в поисках природных ресурсов высвобождается не только углерод, хранящийся в ископаемом топливе, но и углерод, хранящийся в самом лесу.

Горючий бензин, производимый из нефти, особенно вреден для окружающей среды.Каждые 3,8 литра (1 галлон) не содержащего этанола газа, сжигаемого в двигателе автомобиля, выделяют в окружающую среду около 9 кг (20 фунтов) диоксида углерода. (Бензин, наполненный 10% этанолом, выделяет около 8 кг (17 фунтов).) Дизельное топливо выделяет около 10 кг (22 фунта) диоксида углерода, а биодизель (дизельное топливо с 10% биотоплива) выделяет около 9 кг (20 фунтов).

Бензин и дизельное топливо также напрямую загрязняют атмосферу. Они выделяют токсичные соединения и твердые частицы, включая формальдегид и бензол.

Люди и нефть

Нефть - важнейший компонент современной цивилизации. В развивающихся странах доступ к недорогой энергии может расширить возможности граждан и привести к повышению качества жизни. Нефть служит топливом для транспортных средств, входит в состав многих химикатов и лекарств, а также используется для изготовления таких важнейших предметов, как сердечные клапаны, контактные линзы и бинты. Запасы нефти привлекают внешние инвестиции и имеют важное значение для улучшения экономики страны в целом.

Однако доступ развивающейся страны к нефти может также повлиять на властные отношения между правительством и его народом.В некоторых странах доступ к нефти может привести к тому, что правительство станет менее демократичным - ситуация, получившая название «нефтяной диктатуры». Россию, Нигерию и Иран обвиняют в нефтеавторитарных режимах.

Peak Oil
Нефть - невозобновляемый ресурс, и мировых запасов нефти не всегда будет достаточно для удовлетворения мирового спроса на нефть. Пик нефти - это момент, когда нефтяная промышленность добывает максимально возможное количество нефти. После пика добычи нефти будет только уменьшаться.После пика добычи произойдет спад добычи и рост затрат на оставшиеся поставки.

При измерении максимальной добычи нефти используется отношение запасов к добыче (RPR). Этот коэффициент сравнивает количество доказанных запасов нефти с текущим уровнем добычи. Отношение запасов к добыче выражается в годах. RPR отличается для каждой нефтяной вышки и каждого нефтедобывающего района. В нефтедобывающих регионах, которые также являются основными потребителями нефти, RPR ниже, чем в нефтедобывающих регионах с низким уровнем потребления.

Согласно одному отраслевому отчету, в Соединенных Штатах RPR составляет около девяти лет. У богатой нефтью развивающейся страны Ирана, где уровень потребления намного ниже, показатель RPR составляет более 80 лет.

Невозможно узнать точный год пика добычи нефти. Некоторые геологи утверждают, что это уже прошло, в то время как другие утверждают, что технология добычи задержит пик добычи нефти на десятилетия. По оценкам многих геологов, пик добычи нефти может быть достигнут в течение 20 лет.

Альтернативы нефти

Отдельные лица, отрасли и организации все больше обеспокоены пиковыми ценами на нефть и экологическими последствиями добычи нефти.В некоторых областях разрабатываются альтернативы нефти, и правительства и организации поощряют граждан изменить свои привычки, чтобы мы не слишком сильно полагались на нефть.

Биоасфальты, например, представляют собой асфальты, полученные из возобновляемых источников, таких как патока, сахар, кукуруза, картофельный крахмал или даже побочные продукты нефтяных процессов. Хотя они представляют собой нетоксичную альтернативу битуму, биоасфальты требуют больших урожаев, что создает нагрузку на сельскохозяйственную промышленность.

Водоросли также являются потенциально огромным источником энергии.Масло водорослей (так называемое «зеленое сырье») можно превратить в биотопливо. Водоросли растут очень быстро и занимают лишь часть места, используемого другим сырьем для биотоплива. Около 38 849 квадратных километров (15 000 квадратных миль) водорослей - менее половины площади американского штата Мэн - обеспечат достаточно биотоплива, чтобы полностью восполнить потребности США в нефти. Водоросли поглощают загрязнения, выделяют кислород и не требуют пресной воды.

Швеция сделала своей приоритетной задачей радикальное сокращение своей зависимости от нефти и других видов ископаемого топлива к 2020 году.Эксперты в области сельского хозяйства, науки, промышленности, лесного хозяйства и энергетики объединились для разработки источников устойчивой энергии, включая геотермальные тепловые насосы, ветряные фермы, энергию волн и солнечную энергию, а также домашнее биотопливо для гибридных автомобилей. Изменения в привычках общества, такие как увеличение количества общественного транспорта и видеоконференцсвязи для предприятий, также являются частью плана по сокращению потребления нефти.

.

Уголь и нефть - формации, виды и их использование

    • Классы
      • Класс 1–3
      • Класс 4–5
      • Класс 6–10
      • Класс 11–12
    • КОНКУРЕНТНЫЙ ЭКЗАМЕН
      • BNAT 000 NC
        • BNAT 000 Книги
          • Книги NCERT для класса 5
          • Книги NCERT для класса 6
          • Книги NCERT для класса 7
          • Книги NCERT для класса 8
          • Книги NCERT для класса 9
          • Книги NCERT для класса 10
          • Книги NCERT для класса 11
          • Книги NCERT для класса 12
        • NCERT Exemplar
          • NCERT Exemplar Class 8
          • NCERT Exemplar Class 9
          • NCERT Exemplar Class 10
          • NCERT Exemplar Class 11
          • NCERT 9000 9000
          • NCERT Exemplar Class
            • Решения RS Aggarwal, класс 12
            • Решения RS Aggarwal, класс 11
            • Решения RS Aggarwal, класс 10
            • 90 003 Решения RS Aggarwal класса 9
            • Решения RS Aggarwal класса 8
            • Решения RS Aggarwal класса 7
            • Решения RS Aggarwal класса 6
          • Решения RD Sharma
            • RD Sharma Class 6 Решения
            • Решения RD Sharma
            • Решения RD Sharma класса 8
            • Решения RD Sharma класса 9
            • Решения RD Sharma класса 10
            • Решения RD Sharma класса 11
            • Решения RD Sharma класса 12
          • PHYSICS
            • Механика
            • Оптика
            • Термодинамика Электромагнетизм
          • ХИМИЯ
            • Органическая химия
            • Неорганическая химия
            • Периодическая таблица
          • MATHS
            • Теорема Пифагора
            • 00030004
            • 9000
            • Простые числа
            • Взаимосвязи и функции
            • Последовательности и серии
            • Таблицы умножения
            • Детерминанты и матрицы
            • Прибыль и убыток
            • Полиномиальные уравнения
            • Деление фракций
          • 000
          • 000
          • 000
          • 000
          • 000
          • 000 Microology
          • 000
          • 000 Microology
          • 000 BIOG3000
              FORMULAS
              • Математические формулы
              • Алгебраические формулы
              • Тригонометрические формулы
              • Геометрические формулы
            • КАЛЬКУЛЯТОРЫ
              • Математические калькуляторы
              • 0003000 PBS4000
              • 00030006 Примеры 9BS4000
              • Физические калькуляторы
              • 0003000300030003000300030003. Класс 6
              • Образцы документов CBSE для класса 7
              • Образцы документов CBSE для класса 8
              • Образцы документов CBSE для класса 9
              • Образцы документов CBSE для класса 10
              • Образцы документов CBSE для класса 11
              • Образцы документов CBSE чел для класса 12
            • CBSE Контрольный документ за предыдущий год
              • CBSE Контрольный документ за предыдущий год Класс 10
              • Контрольный документ за предыдущий год CBSE, класс 12
            • HC Verma Solutions
              • HC Verma Solutions Class 11 Physics
              • Решения HC Verma, класс 12, физика
            • Решения Лакмира Сингха
              • Решения Лакмира Сингха, класс 9
              • Решения Лакмира Сингха, класс 10
              • Решения Лакмира Сингха, класс 8
            • Заметки CBSE
            • , класс
                CBSE Notes
                  Примечания CBSE класса 7
                • Примечания CBSE класса 8
                • Примечания CBSE класса 9
                • Примечания CBSE класса 10
                • Примечания CBSE класса 11
                • Примечания CBSE класса 12
              • Примечания к редакции CBSE
                • Примечания к редакции
                • CBSE
                • Примечания к редакции класса 10 CBSE
                • Примечания к редакции класса 11 CBSE 9000 4
                • Примечания к редакции класса 12 CBSE
              • Дополнительные вопросы CBSE
                • Дополнительные вопросы по математике класса 8 CBSE
                • Дополнительные вопросы по науке 8 класса CBSE
                • Дополнительные вопросы по математике класса 9 CBSE
                • Дополнительные вопросы по науке класса 9 CBSE
                • Дополнительные вопросы по математике для класса 10
                • CBSE, класс 10 по науке, дополнительные вопросы
              • CBSE, класс
                • , класс 3
                • , класс 4
                • , класс 5
                • , класс 6
                • , класс 7
                • , класс 8
                • , класс 9 Класс 10
                • Класс 11
                • Класс 12
              • Учебные решения
            • Решения NCERT
              • Решения NCERT для класса 11
                • Решения NCERT для класса 11 по физике
                • Решения NCERT для класса 11 Химия
                • Решения для биологии класса 11
                • Решения NCERT для математики класса 11
                • 9 0003 NCERT Solutions Class 11 Accountancy
                • NCERT Solutions Class 11 Business Studies
                • NCERT Solutions Class 11 Economics
                • NCERT Solutions Class 11 Statistics
                • NCERT Solutions Class 11 Commerce
              • NCERT Solutions For Class 12
                • NCERT Solutions For Класс 12 по физике
                • Решения NCERT для химии класса 12
                • Решения NCERT для класса 12 по биологии
                • Решения NCERT для класса 12 по математике
                • Решения NCERT Класс 12 Бухгалтерия
                • Решения NCERT, класс 12, бизнес-исследования
                • Решения NCERT, класс 12 Экономика
                • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 1
                • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 2
                • NCERT Solutions Class 12 Micro-Economics
                • NCERT Solutions Class 12 Commerce
                • NCERT Solutions Class 12 Macro-Economics
              • NCERT Solutions For Класс 4
                • Решения NCERT для математики класса 4
                • Решения NCERT для класса 4 EVS
              • Решения NCERT для класса 5
                • Решения NCERT для математики класса 5
                • Решения NCERT для класса 5 EVS
              • Решения NCERT для класса 6
                • Решения NCERT для математики класса 6
                • Решения NCERT для науки класса 6
                • Решения NCERT для социальных наук класса 6
                • Решения NCERT для класса 6 Английский
              • Решения NCERT для класса 7
                • Решения NCERT для класса 7 Математика
                • Решения NCERT для класса 7 Наука
                • Решения NCERT для класса 7 по социальным наукам
                • Решения NCERT для класса 7 Английский
              • Решения NCERT для класса 8
                • Решения NCERT для класса 8 Математика
                • Решения NCERT для класса 8 Science
                • Решения NCERT для социальных наук 8 класса
                • Решение NCERT ns для класса 8 Английский
              • Решения NCERT для класса 9
                • Решения NCERT для социальных наук класса 9
              • Решения NCERT для математики класса 9
                • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 1
                • Решения NCERT для Математика класса 9 Глава 2
                • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 3
                • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 4
                • Решения NCERT
                • для математики класса 9 Глава 5
                • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 6
                • Решения NCERT для Математика класса 9 Глава 7
                • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 8
                • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 9
                • Решения NCERT
                • для математики класса 9 Глава 10
                • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 11
                • Решения NCERT для Математика класса 9 Глава 12
                • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 13
                • Решения
                • NCERT для математики класса 9 Глава 14
                • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 15
              • Решения NCERT для науки класса 9
                • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 1
                • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 2
                • Решения NCERT для класса 9 Наука Глава 3
                • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 4
                • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 5
                • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 6
                • Решения NCERT для Науки Класса 9 Глава 7
                • Решения NCERT для Класса 9 Наука, глава 8
                • Решения NCERT для науки 9 класса
                • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 10
                • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 12
                • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 11
                • Решения NCERT для класса 9 Наука Глава 13
                • Решения NCERT для класса 9 Наука Глава 14
                • Решения NCERT для класса 9 по науке Глава 15
              • Решения NCERT для класса 10
                • Решения NCERT для класса 10 по социальным наукам
              • Решения NCERT для математики класса 10
                • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 1
                • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 2
                • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 3
                • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 4
                • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 5
                • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 6
                • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 7
                • Решения NCERT
                • для математики класса 10 Глава 8
                • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 9
                • Решения NCERT
                • для математики класса 10 Глава 10
                • Решения NCERT
                • для математики класса 10 Глава 11
                • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 12
                • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 13
                • 9 0018
          .

          Нефть и уголь

          Нефть и уголь

          Нефть и уголь


          Химия нефтепродуктов

          Термин petroleum происходит от латинского слова petra , «скала» и олеум «масло». Он используется для описания широкого ряд углеводородов, которые находятся в виде газов, жидкостей или твердых тел под поверхностью Земля. Двумя наиболее распространенными формами являются природный газ и сырая нефть.

          Природный газ представляет собой смесь легких алканов. Типичный образец природный газ, когда он собирается у источника, содержит 80% метана (CH 4 ), 7% этан (C 2 H 6 ), 6% пропана (C 3 H 8 ), 4% бутана и изобутан (C 4 H 10 ) и 3% пентанов (C 5 H 12 ). Углеводороды C 3 , C 4 и C 5 удаляются до газ продан.Таким образом, товарный природный газ, поставляемый потребителю, в первую очередь смесь метана и этана. Пропан и бутан, удаленные из природного газа, обычно сжижается под давлением и продается как сжиженный углеводородный газ ( LPG ).

          Природный газ был известен в Англии еще в 1659 году. Но он не заменил угольный газ в качестве важным источником энергии в Соединенных Штатах до окончания Второй мировой войны, когда сеть газопроводов.К 1980 году годовое потребление природного газа выросло до более 55000 миллиардов кубических футов, что составляет почти 30% всей энергии США. потребление.

          Первая нефтяная скважина была пробурена Эдвином Дрейком в 1859 году в Титусвилле, штат Пенсильвания. Он произвел до 800 галлонов в день, что намного превышало спрос на этот материал. К 1980 г. потребление нефти достигло 2,5 миллиарда галлонов в день. Около 225 миллиардов баррелей нефть добывалась нефтяной промышленностью с 1859 по 1970 год.Еще 200 миллиардов баррелей было добыто в период с 1970 по 1980 год. Общие доказанные мировые запасы сырой нефти в 1970 году оценивались в 546 миллиардов баррелей, возможно, еще от 800 до 900 миллиардов баррелей. баррелей нефти, которые еще предстоит найти. Для нефти потребовалось 500 миллионов лет. под земной корой накапливаться. При нынешних темпах потребления мы могли бы исчерпать мировые запасы нефти к 200-летию первой нефтяной скважины.

          Сырая нефть представляет собой сложную смесь, содержащую от 50 до 95% углеводородов. по весу.Первый шаг в переработке сырой нефти включает разделение нефти на разные углеводородные фракции перегонкой. Типичный набор нефтяных фракций приведен в таблица ниже. Поскольку существует ряд факторов, влияющих на температуру кипения углеводородов эти нефтяные фракции представляют собой сложные смеси. Более 500 различных углеводороды были обнаружены, например, в бензиновой фракции.

          Нефтяные фракции

          Дробь Диапазон кипения ( o C) Число атомов углерода
          природный газ <20 C 1 по C 4
          петролейный эфир 20–60 C 5 по C 6
          бензин 40–200 C 5 до C 12 , но в основном C 6 до C 8
          керосин 150–260 в основном C 12 до C 13
          мазут > 260 C 14 и выше
          смазочные материалы > 400 C 20 и выше
          асфальт или кокс остаток полициклический

          Около 10% продукта перегонки сырой нефти составляет фракция, известная как прямогонная. бензин , который служил удовлетворительным топливом в первые дни двигатель внутреннего сгорания.По мере развития автомобильного двигателя его увеличивали. за счет увеличения степени сжатия. Современные автомобили работают при степени сжатия около 9: 1, Это означает, что смесь бензина и воздуха в цилиндре сжимается в девять раз. до того, как он воспламенится. Прямогонный бензин горит неравномерно в двигателях с высокой степенью сжатия, создание ударной волны, которая заставляет двигатель «стучать» или «гудеть». Так как нефтяная промышленность созрела, она столкнулась с двумя проблемами: увеличение выхода бензина из каждого барреля сырой нефти и снижение склонности бензина к детонации, когда он сгорел.

          Связь между детонацией и структурой углеводородов в бензине следующая: вкратце изложены в следующих общих правилах.

          • Разветвленные алканы и циклоалканы горят более равномерно, чем алканы с прямой цепью.
          • Короткие алканы (C 4 H 10 ) горят более равномерно, чем длинные алканы (C 7 H 16 ).
          • Алкены горят более равномерно, чем алканы.
          • Ароматические углеводороды горят более равномерно, чем циклоалканы.

          Наиболее часто используемым показателем способности бензина гореть без детонации является его октановое число . номер . Октановые числа сравнивают склонность бензина к ударам по тенденция смешения двух углеводородов гептан и 2,2,4-триметилпентан или изооктан для детонации. Гептан (C 7 H 16 ) представляет собой длинную прямую цепь алкан, который горит неравномерно и сильно стучит. Сильно разветвленный алканы, такие как 2,2,4-триметилпентан, более устойчивы к детонации.Бензины, которые соответствует смеси 87% изооктана и 13% гептана, дается октановое число 87.

          Есть три способа сообщить октановое число. Измерения проводились на высокой скорости и высокая температура сообщается как моторное октановое число . Измерения проводились под относительно мягкие условия двигателя известны как октановое число по исследовательскому методу . Дорожный индекс октановое число , указанное на бензонасосах, является средним из этих двух.Дорожный указатель октановые числа для некоторых чистых углеводородов приведены в таблице ниже.

          Октановое число углеводородов

          Углеводород Дорожный индекс Октановое число
          Гептан 0
          2-метилгептан 23
          гексан 25
          2-метилгексан 44
          1-гептен 60
          Пентан 62
          1-пентен 84
          Бутан 91
          Циклогексан 97
          2,2,4-триметилпентан (изооктан) 100
          Бензол 101
          Толуол 112

          К 1922 году был открыт ряд соединений, способных повышать октановое число. бензина.Добавление всего 6 мл тетраэтилсвинца (показано на рисунке ниже) в галлон бензина, например, может увеличить октановое число на 15-20 единиц. это открытие дало начало первому «этиловому» бензину и позволило нефтяному промышленность по производству авиационных бензинов с октановым числом выше 100.

          Еще один способ повышения октанового числа - термический риформинг . В высокие температуры (500-600C) и высокое давление (25-50 атм), алканы с прямой цепью изомеризоваться с образованием разветвленных алканов и циклоалканов, тем самым увеличивая октановое число бензина.Проведение этой реакции в присутствии водорода и катализатора, такого как смесь кремнезема (SiO 2 ) и оксида алюминия (Al 2 O 3 ) приводит к каталитический риформинг , позволяющий производить бензин с еще более высоким октановым числом числа. Термический или каталитический риформинг и добавки к бензину, такие как тетраэтилсвинец увеличить октановое число прямогонного бензина, полученного при перегонке сырая нефть, но ни один из этих процессов не увеличивает выход бензина из барреля нефти.

          Данные таблицы фракций бензина позволяют предположить, что может увеличить выход бензина за счет «крекинга» углеводородов, которые в конечном итоге во фракциях керосина или мазута на более мелкие части. Термическое растрескивание был открыт еще в 1860-х годах. При высоких температурах (500С) и высоком давлении (25 атм) длинноцепочечные углеводороды распадаются на более мелкие части. Насыщенный C 12 углеводород в керосине, например, может распасться на два фрагмента C 6 .Поскольку общее количество атомов углерода и водорода остается постоянным, один из продукты этой реакции должны содержать двойную связь C = C.

          Присутствие алкенов в бензинах термического крекинга увеличивает октановое число (70) по сравнению с прямогонным бензином (60), но он также делает термически крекированные бензин менее устойчив к длительному хранению. Поэтому термическое растрескивание было заменено каталитического крекинга , который использует катализаторы вместо высоких температур и давления для расщепления длинноцепочечных углеводородов на более мелкие фрагменты для использования в бензине.

          Около 87% сырой нефти, переработанной в 1980 году, пошло на производство топлива, такого как бензин, керосин и мазут. Остальная часть пошла на нетопливное использование, например, нефть. растворители, промышленные смазки и воски или как исходные материалы для синтеза нефтехимии . Нефтепродукты используются для производства синтетических волокон, таких как нейлон, орлон и дакрон, и другие полимеры, такие как полистирол, полиэтилен и синтетический каучук.Они также служат в качестве сырья при производстве хладагентов, аэрозолей, антифризов, моющих средств, красители, клеи, спирты, взрывчатые вещества, средства от сорняков, инсектициды и репелленты от насекомых. H 2 выделяется, когда алканы превращаются в алкены или когда циклоалканы превращаются в преобразованные в ароматические углеводороды, могут быть использованы для производства ряда неорганических нефтехимические продукты, такие как аммиак, нитрат аммония и азотная кислота. В результате большинство удобрения, а также другие сельскохозяйственные химикаты также относятся к нефтехимии.


          Химия угля

          Уголь можно определить как горящую осадочную породу. Он был сформирован разложение растительного вещества, и это сложное вещество, которое можно найти во многих формы. Уголь делится на четыре класса: антрацитовый, битуминозный, полубитуминозный и лигнит. Элементный анализ дает эмпирические формулы, такие как C 137 H 97 O 9 NS для каменного угля и C 240 H 90 O 4 NS для высокосортных антрацит.

          Уголь антрацитовый - это плотная, твердая порода угольно-черного цвета с металлическим блеск. Он содержит от 86% до 98% углерода по весу, горит медленно, с бледным светом. голубое пламя и очень мало дыма. Каменный уголь , или мягкий уголь, содержит 69% и 86% углерода по весу и является наиболее распространенной формой угля. Полубитуминозный уголь содержит меньше углерода и больше воды и, следовательно, является менее эффективным источником высокая температура. Бурый уголь , или бурый уголь, представляет собой очень мягкий уголь, содержащий до 70% вода на вес.

          Общее потребление энергии в США в 1990 г. составляло 86 x 10 15 кДж. Из этого общего количества 41% приходится на нефть, 24% - на природный газ и 23% - на уголь. Уголь уникальный в качестве источника энергии в Соединенных Штатах, однако, поскольку ни один из 2118 миллиардов фунтов стерлингов, использованных в 1990 году, было импортировано. Кроме того, доказанные запасы настолько велики, что мы можем продолжать использовать уголь на этом уровне потребления как минимум 2000 лет.

          На момент написания этого текста уголь был наиболее экономичным топливом для отопления. Стоимость угля, доставленного на физический завод Университета Пердью, составила 1,41 доллара за миллион. кДж тепловой энергии. Эквивалентная стоимость природного газа составила бы 5,22 доллара и №2. мазут стоил бы 7,34 доллара. Хотя уголь дешевле природного газа и нефти, он труднее справиться. В результате на протяжении долгого времени предпринимались попытки превратить уголь в газообразное или жидкое топливо.


          Газификация угля

          Еще в 1800 году угля газа было произведено путем нагревания угля в отсутствие воздух. Угольный газ богат CH 4 и выделяет до 20,5 кДж на литр газа. сгорел. Угольный газ или городской газ , как это было также известно стало настолько популярным что в большинстве крупных и многих малых городов есть газовый дом, в котором он сгенерировано, и газовые горелки были отрегулированы для сжигания топлива, которое произвело 20.5 кДж / л. Газ фонари, конечно же, со временем были заменены электрическими. Но угольный газ все еще был использовался для приготовления пищи и отопления, пока не стал более эффективным природный газ (38,3 кДж / л). легко доступны.

          Немного менее эффективное топливо, известное как водяной газ , может быть получено путем взаимодействие углерода в угле с паром.

          C ( с ) + H 2 O ( г ) CO ( г ) + H 2 ( г ) H o = 131.3 кДж / моль rxn

          При сгорании водяного газа выделяются CO 2 и H 2 O, выделяя примерно 11,2 кДж. на литр израсходованного газа. Обратите внимание, что энтальпия реакции приготовления воды газ положительный, что означает, что эта реакция эндотермическая. В результате подготовка водяного газа обычно включает в себя чередование струй пара и воздуха или кислород через слой раскаленного угля. Экзотермические реакции угля и кислорода для производства CO и CO 2 обеспечивают достаточно энергии, чтобы запустить реакцию между паром и уголь.

          Водяной газ, образующийся при реакции угля с кислородом и паром, представляет собой смесь CO, CO 2 , и H 2 . Отношение H 2 к CO можно увеличить, добавив воду в эта смесь, чтобы воспользоваться реакцией, известной как сдвиг водяного газа реакция .

          CO ( г ) + H 2 O ( г ) CO 2 ( г ) + H 2 ( г ) H o = -41.2 кДж / моль rxn

          Концентрация CO 2 может быть уменьшена за счет реакции CO 2 с углем при высоких температурах с образованием CO.

          C ( с ) + CO 2 ( г ) 2 CO ( г ) H o = 172,5 кДж / моль rxn

          Водяной газ, из которого был удален CO 2 , называется синтезом . газ , поскольку его можно использовать в качестве исходного материала для различных органических и неорганические соединения.Его можно использовать как источник H 2 для синтеза аммиак, например.

          N 2 ( г ) + 3 H 2 ( г ) 2 NH 3 ( г )

          Его также можно использовать для производства метилового спирта или метанола.

          CO ( г ) + 2 H 2 ( г ) CH 3 OH ( л )

          Метанол затем можно использовать в качестве исходного материала для синтеза алкенов, ароматических соединения, уксусная кислота, формальдегид и этиловый спирт (этанол).Синтез-газ также может использоваться для производства метана или синтетического природного газа (SNG).

          CO ( г ) + 3 H 2 ( г ) CH 4 ( г ) + H 2 O ( г )

          2 CO ( г ) + 2 H 2 ( г ) CH 4 ( г ) + CO 2 ( г )

          Сжижение угля

          Первый шаг к получению жидкого топлива из угля связан с производством синтез-газ (CO и H 2 ) из угля.В 1925 году Франц Фишер и Ганс Тропш разработали катализатор, который превращал CO и H 2 при 1 атм и температуре от 250 до 300 ° C в жидкие углеводороды. К 1941 году заводы Фишера-Тропша произвели 740 000 тонн нефти. продукции в год в Германии.

          Технология Фишера-Тропша основана на сложной серии реакций, в которых используется H 2 для восстановления CO до CH 2 групп, связанных с образованием длинноцепочечных углеводородов.

          CO ( г ) + 2 H 2 ( г ) (CH 2 ) n ( л ) + H 2 O ( г ) H o = -165 кДж / моль rxn

          Вода, полученная в этой реакции, соединяется с CO в реакции конверсии водяного газа с образованием форма H 2 и CO 2 .

          CO ( г ) + H 2 O ( г ) CO 2 ( г ) + H 2 ( г ) H o = -41,2 кДж / моль rxn

          Таким образом, общая реакция Фишера-Тропша описывается следующим уравнением.

          2 CO ( г ) + H 2 ( г ) (-CH 2 -) n ( л ) + CO 2 ( г ) H o = -206 кДж / моль rxn

          В конце Второй мировой войны технология Фишера-Тропша изучалась в большинстве индустриальные страны.Однако низкая стоимость и высокая доступность сырой нефти привели к снижение интереса к жидкому топливу из угля. Единственные коммерческие предприятия, использующие это технологии сегодня находятся в комплексе Sasol в Южной Африке, который использует 30,3 миллиона тонн уголь в год.

          Другой подход к жидкому топливу основан на реакции между CO и H 2 с образованием метанола, CH 3 OH.

          CO ( г ) + 2 H 2 ( г ) CH 3 OH ( л )

          Метанол можно использовать непосредственно в качестве топлива или преобразовать в бензин с катализаторы, такие как цеолитный катализатор ZSM-5, разработанный Mobil Oil Company.

          По мере того, как поставки нефти сокращаются, а ее стоимость продолжает расти, постепенное может наблюдаться сдвиг в сторону жидкого топлива из угля. Примет ли это форму возврат к модифицированной технологии Фишера-Тропша, конверсия метанола в бензин, или другие альтернативы, только время покажет.


          Органическая химия: структура и номенклатура углеводородов

          Состав и номенклатура Углеводороды | Изомеры | Реакции алканов, алкенов и алкинов | Углеводороды | Нефть и уголь | Хиральность и оптическая активность


          Периодический Стол | Периодическая таблица | Глоссарий | Классные Апплеты

          Обзор темы

          Gen Chem | Главная страница справки по общей химии | Поиск: The веб-сайт общей химии.

          .

          Торф и горох, уголь, Геологическая служба Кентукки, Университет Кентукки

          Торф представляет собой подобный почве частично разложившийся растительный материал, который накапливается на заболоченных территориях. Большинство людей узнают, что уголь образуется в болотах, но это не совсем так. Термин «болота» может применяться ко многим различным типам водно-болотных угодий, но уголь образуется только из заболоченных земель, аккумулирующих торф. Следовательно, торфяные отложения образуются на заболоченных территориях, но не все заболоченные земли образуют торф. Торфяные болота, также называемые торфяниками или болотами, включают торфяные болота, торфяные болота и торфяные леса.

          Для того, чтобы торф накапливался, накопление растительных остатков в болоте должно превышать скорость бактериального разложения растительных остатков. Процесс частичного разложения растительного материала в болотистой, заболоченной среде называется горохом .

          Некоторые процессы, которые разрушают и сохраняют органический материал в торфе.

          Горох включает бактериальный распад. В поверхностном слое большинства торфов преобладают аэробные бактерии (с кислородом) и организмы, поедающие детрит, поэтому скорость разложения высока.Если условия на водно-болотных угодьях не позволяют накоплению торфа превышать скорость аэробного бактериального разложения или локальную скорость эрозии, торф не будет накапливаться и сохраняться. В стоячей стоячей воде или в порах самого торфа кислород может истощаться. Это происходит естественным образом в богатых органическими веществами водах, в которых кислород используется в процессе аэробного разложения. В анаэробных (без кислорода) условиях скорость бактериального распада значительно снижается, и торф накапливается. Многие торфяники в высоких широтах (напр.г., северная Канада и Сибирь) имеют обширные торфы толщиной более 15 футов. Некоторые современные тропические торфы (например, Суматра) могут превышать 50 футов в толщину. Если бы эти современные торфы были зарыты на большую глубину при правильных геологических условиях, они могли бы стать углем.

          Сердцевина торфа из современного торфяного болота.

          Торфяные залежи весьма разнообразны и содержат нетронутые части растений (корни, кора, споры и т. Д.), Части гниющих растений, продукты разложения, отложения и древесный уголь от пожаров на торфяном болоте.Они также содержат минералы (минеральные вещества) из донных отложений, переносимых в болото ветром и водой. Различные составляющие торфа приводят к появлению большого количества органических и неорганических составляющих в получаемых углях. Составляющие угля могут варьироваться в угольном пласте как по горизонтали, так и по вертикали, что влияет на внешний вид и качество угля.

          Узнать больше

          .

          Смотрите также