Нефть - кровь промышленности

Нефть – это кровь промышленности.

И.В. Сталин

i. типы источников энергии

Потребление нефти во всем мире прогрессивно растет, что, в свою очередь, определяется развитием техники и промышленности, ростом населения.

В начале 20-го столетия потребление энергии удваивалось за 50 лет, а теперь – каждые 15 лет.

Существующие источники энергии делят на возобновляемые и невозобновляемые:

Человечество использует в основном невозобновляемые источники энергии. Вторая половина 20-го века характеризуется использованием в основном нефти, газа – на 70%, а твердого топлива на 30%.

Запасы нефти и газа в мире не столь велики, и при интенсивном использовании могут скоро оскудеть. К тому же нефть и нефтяные газы являются основным сырьем для химической промышленности, которая развивается опережающими темпами. Поэтому для будущего необходимо сохранить нефть и газ прежде всего как сырье для химической промышленности, заменив нефть как топливо другими источниками энергии.

Пример. Уже в настоящее время в Дании и Голландии 10% всей потребляемой энергии составляет энергия ветра.

Пример. Атомная энергетика – энергетика сегодняшнего дня. Первичным сырьем для нее служит уран, торий, природные запасы которых велики. Принцип основан на радиоактивном превращении урана в искусственное ядерное горючее – плутоний – 234.

Предполагается к 2100 году довести долю ядерной энергетики до 70% энергопотребления.

2. ЧЕМ МОЖНО ЗАМЕНИТЬ НЕФТЬ

Одним из наиболее эффективных заменителей являются горючие газы – природный газ, попутный нефтяной газ, коксовый газ, генераторный газ. К тому же природный газ – это прекрасное топливо:

1. Дает полное сгорание без дыма

2. Прекрасно хранится в сжатом и сжиженном состоянии

3. Сравнительно низкая себестоимость добычи

4. Бурение газовых скважин не отличается от проходки нефтяных скважин.

Природный газ также используется как:

1. Газовое топливо

2. Применяется для серийных двигателей внутреннего сгорания. При этом токсичность выхлопных газов меньше.

Чем еще можно заменить нефть?

Наиболее перспективно развитие угольной промышленности. Запасы каменного угля в 5 раз превышают запасы нефти и газа.

Пример. Если считать уголь как единственный источник энергии, то его запасов хватит на 300 – 400 лет.

3. ПИРОЛИЗ

Чтобы уголь стал нефтеподобным, его надо гидрировать (произвести процесс обработки твердого топлива водородом при 500⁰ и давлении 70 мПа в присутствии катализатора). При гидрировании угля происходит разрушение непрочных молекулярных и внутирмолекулярных связей и гидрирование ненасыщенных молекул.

Переработка твердого топлива возможна через пиролиз – нагревание твердого топлива в закрытых реакторах без доступа воздуха. При этом крупные молекулы расщепляются, а осколки полимеризуются, конденсируются, ароматизируются, алкинируются и т.д.

Коксование осуществляется в коксовой печи, которая имеет 1 камеру коксования, 2 обогревательные простенки для сжигания и циркуляции отопительного газа, 3 регенераторы для утилизации теплоты отходящих дымовых газов.

Кокс – один из главных продуктов коксования. Он используется в черной и цветной металлургии, в химической промышленности. Кокс – источник тепла (содержит 97,5% углерода).

Коксовый газ – содержит пары, коксовые смолы, пары бензельных углеводородов, аммиак, сероводород, нафталин, пары воды, водород, метан, этилен и его гомологи, угарный и углекислый газы, азот.

Смола – черная, вязкая жидкость, содержащая до 10 тыс. индивидуальных химических веществ.

Существует еще один способ переработки твердого топлива – газификация – превращение органической части твердого топлива в смесь газов путем его неполного окисления воздухом, кислородом, водяным паром при 1000⁰ в реакторах-газогенераторах.

4. ГАЗИФИКАЦИЯ

Газификация – процесс с получением искусственного газообразного топлива и сырья для химической промышленности.

Для газификации используют торф, полукокс, низкосортные угли.

Если вместо катализатора использовать воздух, то 2С + О₂ ->2CO_2,

2CO₂ + O₂ ->2CO₂, C + O₂ -> CO₂.

Если использовать водяной пар, то C + H₂O -> CO + H₂,

C + 2H₂O -> CO₂ + 2H₂, CO + H₂O -> CO₂ + H₂

В результате газификации получают генераторные газы

Водород 16% угарный газ 10% метан

Известно, что метанол является основой для получения высокооктановых добавок к моторному топливу, так же как и водород, он является экологически перспективным видом топлива взамен бензина (что дает возможность применения водорода в двигателях – авто, авиа, дизельных), также в быту – отопление помещений, освещение).

Водород – ценное сырье для нефтепереработки и переработки твердого топлива. Водород применяют для замены нефтепродуктов в виде добавок к автотопливу, которая уменьшает вредность выхлопных газов, повышает экономичность двигателей.

5. ИСТОЧНИКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ

Наш мир начал отсчет 3-го тысячелетия, и подошли мы к нему с оскудевшими природными сырьевыми ресурсами, особенно в отношении нефти, так как объемы добычи нефти растут, рано или поздно ее запасы оскудеют. Поэтому приходится экономить – в области энергоресурсов – но это лишь частичная мера, т.к. моря и океаны хранят огромные запасы углеводородных газов (в твердом состоянии).

Пример. Бермудский треугольник (на поверхности моря образовался кипящий газом водяной купол, из которого вырывались газовые гейзеры).

Так как Мексиканский залив с Бермудами находится в зоне активной тектонической деятельности, то это приводит к нарушению структуры пород, падению в них давления, образованию многочисленных трещин, по которым мог вырваться наружу колоссальный объем газа, заключенного в твердые, похожие на лед частицы газовых гидратов – кластраты – соединения-ловушки, когда одна молекула попадает в объем другой, более крупной.

Между молекулой-хозяйкой и молекулой-гостьей есть связь, для разрыва которой нужны усилия.

1 м³ кластрата содержит 200 м³ газа. Залежи кластратов – газовых гидратов – встречаются в осадках глубоководных акваторий и в недрах суши с мощной зоной вечной мерзлоты. Запасы газа в форме гидратов в десятки раз превосходят все разведанные запасы нефти.

Существует еще так называемая «тяжелая» нефть – вязкая масса с плотностью 1. Она пропитывает песчаники и известняки. Разработки такой нефти очень малы. «Тяжелая» нефть является частным случаем битумов. Природные битумы – породы, напитанные высоковязкой нефтью, которую можно выделить при нагревании. Природные битумы могут давать до 40% от необходимого количества нефти (но переработка требует больших затрат).

Горючие сланцы – разновидность битумов – похожи на бурый уголь по внешнему виду, занимают промежуточное положение между нефтью и углем (С – Н меньше, чем в нефти, но больше, чем в угле).

Сланцы разрабатывают подземной газификацией – под землей на значительной глубине поджигают пласт сланцев. Выделяется углекислый газ, водород. Они используются в нефтехимической промышленности.

Ежегодная переработка 1 млн. тонн сланцев заменяет 1,5 млн. тонн нефти.

Международные геологические конгрессы проводятся под девизом «С умом соединенными усилиями» эксплуатировать недра Земли.

С умом эксплуатировать недра Земли нужно, познавая ее глубинное строение.

Для этого создаются сети сверхглубоких скважин. Были обнаружены гелий, водород, титан.

6. Сейсмические исследования недр Земли.

Изображение картины исследуемого района при помощи электромагнитных волн на сотни км вглубь земли. Так как нефть плохо проводит электрический ток, а вода – хорошо, то легко можно получить информацию о нефти через воду, ее сопровождающую.

Нефть – дар природы. Нефть – неотъемлемый элемент нашей повседневной жизни. Нефть дала миру неисчислимые богатства. Нефть – королева энергетики. Нефть – черное золото. Чем ее можно заменить? «Голубым золотом» - природным газом? Вряд ли надолго! Углем? Скорее всего. И скорее бы закончился очередной «дележ мира», очередная «нефтяная война». Ибо кто владеет нефтью – энергоносителем, тот владеет миром.

7. ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Химия. Большой справочник для школьников и

поступающих в ВУЗы. Издательство «Дрофа». М. 1999 г.

2. Компьютерная энциклопедия «Природа»

3. Компьютерная энциклопедия «Наука»