Sul tema: combustibili organici e loro riserve sulla terra. Combustibili fossili: petrolio, carbone, scisti bituminosi, gas naturale

Le principali fonti naturali di idrocarburi sono il petrolio, naturale e associato gas di petrolio sabbia carbone.

Gas di petrolio naturali e associati.

Il gas naturale è una miscela di gas, il cui componente principale è il metano, il resto è etano, propano, butano e una piccola quantità di impurità: azoto, monossido di carbonio (IV), idrogeno solforato e vapore acqueo. Il 90% viene consumato come combustibile, il restante 10% viene utilizzato come materia prima industria chimica: produzione di idrogeno, etilene, acetilene, fuliggine, plastiche varie, medicinali, ecc.

Anche il gas di petrolio associato lo è gas naturale, ma si verifica insieme all'olio: si trova sopra l'olio o è disciolto in esso sotto pressione. Il gas associato contiene il 30-50% di metano, il resto sono i suoi omologhi: etano, propano, butano e altri idrocarburi. Inoltre, contiene le stesse impurità del gas naturale.

Tre frazioni di gas associato:

Benzina; viene aggiunto alla benzina per migliorare l'avviamento del motore;
Miscela propano-butano; utilizzato come combustibile domestico;
Gas secco; utilizzati per produrre acitelene, idrogeno, etilene ed altre sostanze, dalle quali si producono a loro volta gomme, plastiche, alcoli, acidi organici, ecc.

Olio.

L'olio è un liquido oleoso dal colore giallo o marrone chiaro al nero con un odore caratteristico. È più leggero dell'acqua e praticamente insolubile in essa. Il petrolio è una miscela di circa 150 idrocarburi con impurità di altre sostanze, quindi non ha un punto di ebollizione specifico.

Il 90% dell'olio prodotto viene utilizzato come materia prima per la produzione vari tipi carburante e lubrificanti. Allo stesso tempo, il petrolio è una preziosa materia prima per l’industria chimica.

Chiamo petrolio greggio estratto dalle profondità della terra. L'olio non viene utilizzato nella sua forma grezza; Il petrolio greggio viene purificato da gas, acqua e impurità meccaniche e quindi sottoposto a distillazione frazionata.

La distillazione è il processo di separazione delle miscele singoli componenti, o frazioni, in base alla differenza dei loro punti di ebollizione.

Durante la distillazione del petrolio vengono isolate diverse frazioni di prodotti petroliferi:

La frazione gas (tbp = 40°C) contiene alcani normali e ramificati CH4 – C4H10;
La frazione benzina (punto di ebollizione = 40 - 200°C) contiene idrocarburi C 5 H 12 – C 11 H 24; durante la distillazione ripetuta, i prodotti petroliferi leggeri vengono separati dalla miscela, bollendo in intervalli di temperatura più bassi: etere di petrolio, benzina per aviazione e motore;
La frazione nafta (benzina pesante, punto di ebollizione = 150 - 250°C), contiene idrocarburi della composizione C 8 H 18 - C 14 H 30, viene utilizzata come carburante per trattori, locomotive diesel e autocarri;
La frazione cherosene (tbp = 180 - 300°C) comprende idrocarburi della composizione C 12 H 26 - C 18 H 38; è usato come carburante per aerei a reazione e missili;
Il gasolio (tbp = 270 - 350°C) viene utilizzato come combustibile diesel ed è soggetto a cracking su larga scala.

Dopo la distillazione delle frazioni rimane un liquido viscoso scuro: l'olio combustibile. Dall'olio combustibile vengono estratti gasolio, vaselina e paraffina. Il residuo della distillazione dell'olio combustibile è catrame, viene utilizzato nella produzione di materiali per la costruzione stradale.

Il riciclo del petrolio si basa su processi chimici:

Il cracking è la scissione di grandi molecole di idrocarburi in molecole più piccole. Esistono cracking termico e catalitico, che oggigiorno sono più comuni.
Il reforming (aromatizzazione) è la conversione di alcani e cicloalcani in composti aromatici. Questo processo viene eseguito riscaldando la benzina a ipertensione in presenza di un catalizzatore. Il reforming viene utilizzato per ottenere frazioni di benzina idrocarburi aromatici.
La pirolisi dei prodotti petroliferi viene effettuata riscaldando i prodotti petroliferi ad una temperatura di 650 - 800°C i principali prodotti di reazione sono gas insaturi e idrocarburi aromatici;

Il petrolio è la materia prima per la produzione non solo di carburante, ma anche di molti altri materia organica.

Carbone.

Il carbone è anche una fonte di energia e una preziosa materia prima chimica. Il carbone contiene principalmente sostanze organiche, oltre ad acqua e minerali, che quando bruciano formano cenere.

Uno dei tipi di lavorazione del carbone è la cokefazione: si tratta del processo di riscaldamento del carbone ad una temperatura di 1000°C senza accesso all'aria. La coke del carbone viene effettuata nelle cokerie. La coca cola è costituita da carbonio quasi puro. Viene utilizzato come agente riducente nella produzione di ghisa negli altiforni negli impianti metallurgici.

Sostanze volatili durante la condensazione: catrame di carbone (contiene molte sostanze organiche diverse, la maggior parte aromatiche), acqua di ammoniaca (contiene ammoniaca, sali di ammonio) e gas di cokeria (contiene ammoniaca, benzene, idrogeno, metano, monossido di carbonio (II), etilene , azoto e altre sostanze).

Raffinazione del petrolio

L'olio è una miscela multicomponente varie sostanze prevalentemente idrocarburi. Questi componenti differiscono l'uno dall'altro nei punti di ebollizione. A questo proposito, se si scalda l'olio, da esso evaporeranno prima i componenti più facilmente bollenti, poi i composti con più alto alta temperatura bollente, ecc. Sulla base di questo fenomeno raffinazione primaria del petrolio , consistente in distillazione (rettifica) olio. Questo processo è detto primario, poiché si presuppone che durante il suo decorso non avvengano trasformazioni chimiche delle sostanze, e che l'olio venga suddiviso solo in frazioni con temperature diverse bollente. Di seguito è riportato un diagramma schematico di una colonna di distillazione con una breve descrizione del processo di distillazione stesso:

Prima del processo di rettifica, l'olio viene preparato in modo speciale, ovvero viene rimosso dalle impurità dell'acqua con i sali disciolti in essa e dalle impurità meccaniche solide. L'olio così preparato entra in un forno tubolare, dove viene riscaldato ad alta temperatura (320-350 o C). Dopo il riscaldamento in un forno tubolare, l'olio ad alta temperatura entra nella parte inferiore della colonna di distillazione, dove le singole frazioni evaporano e i loro vapori salgono lungo la colonna di distillazione. Quanto più alta è la sezione della colonna di distillazione, tanto più bassa è la sua temperatura. Quindi, su altezze diverse Vengono selezionate le seguenti frazioni:

1) gas di distillazione (selezionati dalla parte superiore della colonna e quindi il loro punto di ebollizione non supera i 40 o C);

2) frazione benzina (punto di ebollizione da 35 a 200 o C);

3) frazione nafta (punto di ebollizione da 150 a 250 oC);

4) frazione cherosene (punto di ebollizione da 190 a 300 o C);

5) frazione diesel (punto di ebollizione da 200 a 300 oC);

6) olio combustibile (punto di ebollizione superiore a 350 o C).

Va notato che le frazioni medie rilasciate durante la rettifica del petrolio non soddisfano gli standard di qualità del carburante. Inoltre, come risultato della distillazione dell'olio, si forma una quantità considerevole di olio combustibile, non il prodotto più popolare. A questo proposito, dopo la raffinazione primaria del petrolio, il compito è aumentare la resa delle frazioni più costose, in particolare della benzina, nonché migliorare la qualità di queste frazioni. Questi problemi vengono risolti utilizzando vari processi raffinazione del petrolio , ad esempio, come screpolature Eriformare .

Va notato che il numero di processi utilizzati nel riciclaggio del petrolio è molto maggiore e stiamo toccando solo alcuni dei principali. Vediamo ora qual è il significato di questi processi.

Cracking (termico o catalitico)

Questo processo è progettato per aumentare la resa della frazione benzina. A questo scopo, le frazioni pesanti, ad esempio l'olio combustibile, vengono sottoposte a un forte riscaldamento, molto spesso in presenza di un catalizzatore. Come risultato di questo effetto, le molecole a catena lunga che fanno parte delle frazioni pesanti vengono strappate e si formano idrocarburi con un contenuto inferiore. peso molecolare. Di fatto, ciò porta ad una resa aggiuntiva di una frazione di benzina più preziosa dell'olio combustibile originale. L'essenza chimica di questo processo è riflessa dall'equazione:

Riformare

Questo processo assolve al compito di migliorare la qualità della frazione benzina, in particolare aumentandone la resistenza alla detonazione (numero di ottano). È questa caratteristica della benzina che viene indicata nelle stazioni di servizio (92a, 95a, 98a benzina, ecc.).

Come risultato del processo di reforming, nella frazione benzina aumenta la percentuale di idrocarburi aromatici che, tra gli altri idrocarburi, hanno il numero di ottano più alto. Questo aumento della percentuale di idrocarburi aromatici è ottenuto principalmente a causa delle reazioni di deidrociclizzazione che si verificano durante il processo di reforming. Ad esempio, se il riscaldamento è abbastanza forte N-esano in presenza di un catalizzatore di platino, si trasforma in benzene e n-eptano in modo simile - in toluene:

Lavorazione del carbone

Il metodo principale di lavorazione del carbone è coca . Coke del carboneè un processo in cui il carbone viene riscaldato senza accesso all'aria. Allo stesso tempo, come risultato di tale riscaldamento, dal carbone vengono isolati quattro prodotti principali:

1) Coca Cola

Una sostanza solida che è quasi carbonio puro.

2) Catrame di carbone

Contiene un gran numero di una varietà di composti prevalentemente aromatici, come benzene, suoi omologhi, fenoli, alcoli aromatici, naftalene, omologhi naftalene, ecc.;

3) Acqua ammoniacale

Nonostante il nome, questa frazione, oltre all'ammoniaca e all'acqua, contiene anche fenolo, idrogeno solforato e alcuni altri composti.

4) Gas di coke

I componenti principali del gas di cokeria sono idrogeno, metano, diossido di carbonio, azoto, etilene, ecc.

UNIVERSITÀ SIBERIANA DELLA COOPERAZIONE DEI CONSUMATORI

ISTITUTO DI IMPRENDITORIALITÀ TRANSBAIKAL

Abstract sulla disciplina: fondamenti degli studi globali

Sul tema: Specie organiche combustibili e le loro riserve sulla terra.

Completato dallo studente gr. 261

Kulakova A.V.

Controllato da: Stepanov N.P.

Tipi di combustibili fossili.

A combustibili naturali di origine organica comprendono torba, ligniti, carboni duri e antracite, petrolio e gas naturale. Questi materiali sono spesso chiamati combustibili fossili perché sono il prodotto finale delle trasformazioni fisico-chimiche dei resti vegetali fossilizzati. Un confronto tra le composizioni dei vari combustibili mostra che il contenuto relativo di carbonio rispetto al contenuto di idrogeno diminuisce quando si passa dai combustibili solidi a quelli liquidi e poi a quelli gassosi. Tutti questi combustibili possono essere prodotti l’uno dall’altro modificando il rapporto tra contenuto di carbonio e idrogeno. Tutti loro sono preziose materie prime per la produzione di vari prodotti chimici, carburante per motori e oli lubrificanti e servono anche come fonti di calore ed energia elettrica.

Gas naturale. Il gas naturale è una miscela di idrocarburi costituita principalmente da rappresentanti della serie del metano e contenente piccole aggiunte di altri gas come azoto, anidride carbonica, idrogeno solforato e talvolta elio. In genere il componente principale del gas naturale è metano, tuttavia, a volte sono presenti impurità significative di etano e, in misura minore, di idrocarburi più pesanti. I gas presenti in natura sono costituiti quasi interamente da anidride carbonica, ma tali gas non sono infiammabili. Esistono due tipi di gas infiammabili naturali: secchi e umidi. I gas secchi sono costituiti principalmente da metano e talvolta contengono anche etano e propano, ma non contengono idrocarburi più pesanti che possono condensare quando compressi. I gas combustibili umidi contengono quantità variabili di benzina naturale, propano e butano, che possono essere recuperati mediante compressione o estrazione.

Prodotti petroliferi. Il petrolio è una miscela naturale di idrocarburi che è liquida a pressione normale, ma contiene idrocarburi volatili disciolti che vengono rilasciati e formano accumuli (tappi) nella parte superiore (più vicina alla superficie terrestre) del giacimento. A raffinazione del petrolio si ottengono nafta, oli lubrificanti, olio combustibile e coke di petrolio.

Carburante. L'olio combustibile è una miscela di idrocarburi liquidi pesanti che rimane dopo la distillazione del petrolio. La sua composizione dipende dalla composizione del petrolio greggio e dalla sua tecnologia di distillazione. Insieme al carbone e al gas naturale, l’olio combustibile viene utilizzato come combustibile sia nei servizi municipali che nell’industria e ha sostituito il carbone come carburante per le navi marittime e fluviali.

Coke di petrolio. Il componente solido che rimane dopo la distillazione del petrolio è chiamato coke di petrolio. Questa massa solida contiene solitamente dal 5 al 20% sostanze volatili, dall'80 al 90% di carbonio fisso, circa l'1% di ceneri e una certa quantità di zolfo. Sebbene il coke di petrolio sia utilizzato in numerosi settori (ad esempio come materia prima per la produzione di elettrodi di carbonio e pigmenti per coloranti), è di grande valore come fonte di calore (ha un elevato potere calorifico) e viene utilizzato in grandi quantità come catrame di asfalto.

Condensati di gas. Questi prodotti sono costituiti principalmente da propano e butano, che vengono recuperati dal gas naturale in vasche di decantazione. Vengono prodotti anche nelle raffinerie di petrolio, dove vengono chiamati gas detergenti liquefatti. I gas di qualsiasi origine che sono altamente volatili possono essere facilmente convertiti allo stato liquido aumentando la pressione. Questi condensati possono quindi essere trasportati attraverso condutture, treni e autocisterne. Possono essere stoccati interrati in vasche artificiali o naturali oppure fuori terra in apposite vasche.

Torba. La torba è un prodotto della morte e del decadimento incompleto dei resti di piante palustri sotto l'influenza di funghi e batteri in condizioni di eccessiva umidità e insufficiente accesso all'aria. I depositi di torba sono distribuiti in tutto il mondo e la torba viene utilizzata come combustibile laddove non sono disponibili altri tipi di combustibile più efficienti (con un potere calorifico più elevato).

Carbone. Il carbone è una miscela di massa contenente carbonio, acqua e alcuni minerali. Si forma dalla torba a seguito di una prolungata esposizione a processi batteriologici e biochimici. La temperatura e la pressione giocano un ruolo importante nella trasformazione della torba in vari tipi di carbone. L'azione dell'acqua corrente porta alla comparsa nei giacimenti di carbone di quantità maggiori o minori di minerali estranei, che si mescolano alla massa contenente carbonio. Questa massa è protetta dagli effetti dell'aria da uno strato di roccia che la ricopre.

Esistono due modi per sviluppare i giacimenti di carbone. Nelle miniere a cielo aperto, il giacimento di carbone viene liberato dallo strato roccioso sottostante mediante escavatori, che vengono poi utilizzati per caricare il carbone su veicoli. Quando si estrae carbone sottoterra, viene costruita una miniera verticale o un'apertura orizzontale (ingresso) sul fianco della montagna, che porta a un giacimento di carbone. In questo caso il carbone viene estratto dal giacimento mediante rottura di esplosivo o mediante l'utilizzo di ripper meccanici e quindi ricaricato su carrelli o trasportatori.

Le enormi risorse di torba conferiscono alla Russia il 1° posto in termini di riserve.

L'estrazione e la lavorazione della torba nel mondo è un tipo di attività altamente redditizia e promettente. Come riportato da RBC. Ricerche di mercato", la redditività della produzione varia in media dal 30 al 40% annuo (esclusi i costi di consegna dei prodotti al consumatore). Secondo uno studio della società Nord Line, la torba può essere utilizzata in vari settori dell'economia nazionale - in agricoltura, chimica, medicina, raffinazione del petrolio, ecologia, industria dei combustibili, ecc.

Particolarmente vantaggioso è l'utilizzo della torba come combustibile: il costo di 1 Gcal ottenuto dalla combustione della torba è inferiore a quello di tutti gli altri tipi di combustibile, escluso il gas. Oltre all'utilizzo energetico della torba, recentemente si è diffuso l'uso agricolo della torba, che si è affermata come un prezioso materiale organico.

Anche la torba è un prodotto di esportazione. La domanda mondiale di torba ha una chiara tendenza ad una crescita costante.

I consumatori più “capienti” di torba sono il Giappone, gli Stati Uniti, i paesi dell'Europa e del Medio Oriente, così come altri paesi in cui sono stati avviati lavori per aumentare la fertilità del suolo, prevenire l'erosione del suolo e attuare programmi ambientali.

Avendo enormi risorse di torba (esplorate e previste - 156,8 miliardi di tonnellate), che rappresentano il 31,4% delle risorse mondiali di torba e forniscono alla Russia il 1° posto in termini di riserve, la Russia attualmente praticamente non le utilizza. Pertanto, secondo il Fondo Geologico (2001), la produzione di torba nel 2000 ammontava a 6,9 milioni di tonnellate. Lo sviluppo è stato effettuato in 905 depositi di torba, mentre a partire dal 01/01/1988. Furono sfruttati 2063 giacimenti di torba e furono estratte 30,5 milioni di tonnellate di torba.

Industria del carbone

Il carbone è il carburante del futuro. Questa è l’opinione della comunità energetica globale, compresi i produttori di petrolio e gas.

Il periodo della fine della civiltà petrolifera sulla Terra si sta avvicinando. Le risorse di gas dureranno ancora un po’, ma non sono infinite. Le riserve di petrolio del pianeta dureranno 40-50 anni, di gas 60-70, di carbone fino a 600 anni. Pertanto, le principali fonti di energia a lungo termine al di fuori della civiltà del petrolio e del gas saranno il carbone e l’energia nucleare.

Nel bilancio globale dei combustibili, il carbone rappresenta il 23% della produzione di risorse energetiche primarie, il 38% della produzione di energia elettrica e il 70% della produzione di prodotti metallurgici.

Il carbone, insieme al petrolio e al gas, è una risorsa energetica naturale costituita da idrocarburi non rinnovabili. Vari tipi di carbone contengono fino al 10% di idrogeno e fino al 90% di carbonio. Il carbone contiene fino al 90% del potenziale energetico dei combustibili organici fossili. Attualmente, il mondo produce circa 5 miliardi di tonnellate all’anno di carbone duro, bruno e di altro tipo.

Secondo alcune stime, la produzione di carbone nel prossimo decennio potrebbe aumentare fino a 7,5 miliardi di tonnellate all'anno (negli USA fino a 2 miliardi di tonnellate). In Europa, l'aumento del consumo di carbone sarà di circa il 10% nel 2003. Oltre alle prospettive di aumento dei volumi di produzione, le tendenze globali nella sua produzione e utilizzo sono la cooperazione internazionale nella fornitura di carbone e attrezzature per l'estrazione e la lavorazione, la crescita nelle esportazioni sia dai vecchi paesi (Australia, Sud Africa, Russia, USA, Polonia, ecc.) che dai fornitori di carbone in via di sviluppo (volume totale delle esportazioni superiore a 500 milioni di tonnellate). Solo tre porti: Durban, Richards Bay (Sudafrica) e Kembla (Australia) hanno una capacità di carico di circa 200 milioni di tonnellate all'anno.

I prezzi mondiali del carbone non subiscono fluttuazioni così violente poiché i flussi commerciali del petrolio sono sostanzialmente stabili; In circolazione circola solo carbone (prodotto di carbone) di qualità costantemente elevata che soddisfa i requisiti ambientali e tecnologici. Nonostante l'aumento generale del volume della produzione di massa di carbone, il desiderio di una crescita sfrenata della produzione è diventato un ricordo del passato. Ora, se si verificano fluttuazioni nella produzione, ciò è spiegato da meccanismi sintonizzati con precisione per l’efficienza della produzione e dell’uso del carbone e dai processi di investimento. Le forme pubbliche di coordinamento vengono utilizzate in modo efficace.

L'intenso sviluppo e il miglioramento tecnico dell'industria del carbone nel paese è caratterizzato dalla creazione di grandi impianti di estrazione e lavorazione basati su promettenti giacimenti di lignite e carbon fossile situati in varie zone naturali e climatiche. Ciò richiede nuove soluzioni tecniche e tecnologiche e sempre più investimenti di capitale, tenendo conto della creazione delle infrastrutture necessarie, dei costi energetici per il trasporto di minerali e merci, della ventilazione e della creazione di condizioni di lavoro soddisfacenti per i minatori.

Attualmente, il carbone rappresenta l’11,8% del consumo di carburante e risorse energetiche, un valore significativamente inferiore alle capacità tecniche del settore. Secondo le stime previste, la produzione di carbone raggiungerà i 280 milioni di tonnellate entro il 2010. Una componente importante della strategia complessiva di sviluppo del settore è garantire la sicurezza ambientale della produzione e le condizioni di vita della popolazione delle regioni minerarie del carbone.

L’industria del carbone è una parte importante del complesso dei combustibili e dell’energia (FEC). Il carbone viene utilizzato nell'industria, nelle centrali termoelettriche come combustibile, nonché come materie prime tecnologiche e combustibili nella metallurgia e nell'industria chimica (carboni da coke). Il ruolo del combustibile nella formazione dell’area è tanto più pronunciato quanto più grande è la scala e quanto più alti sono gli indicatori tecnici ed economici delle risorse. Il carburante massiccio ed economico attrae le industrie ad alta intensità di carburante, determinando in una certa misura la direzione della specializzazione della regione.

Attualmente, l’industria carboniera russa si trova ad affrontare la necessità di riforme profonde. Negli ultimi anni il livello della produzione di carbone è diminuito (dal 1990 al 1994 la produzione di carbone nella Federazione Russa nel suo complesso è diminuita di un terzo), la produttività del lavoro nel settore è in calo e i costi di produzione sono in aumento. Un forte calo della produzione industriale nel l'anno scorso ha esacerbato il problema della domanda effettiva di prodotti dell’industria carboniera e ha posto la stragrande maggioranza delle imprese di estrazione del carbone in una situazione estremamente difficile.

L'industria del carbone lo è parte integrale Il complesso russo dei combustibili e dell'energia e, di conseguenza, la sua strategia di sviluppo dipende dal posto assegnato al carbone nel futuro bilancio energetico e dei combustibili e dalle caratteristiche specifiche di quest'ultimo.

Tabella 2. RISERVE MONDIALI DI PETROLIO (DATI STIMATI), MILIARDI. T
Regione	Riserve esplorate	Titoli industriali
Vicino Oriente
Paesi della CSI

America Latina
Lontano est e Oceania



Europa occidentale

Riserve di petrolio e gas naturale.È difficile calcolare con precisione quanti anni dureranno le riserve di petrolio. Se le tendenze attuali continueranno, il consumo annuale di petrolio nel mondo raggiungerà i 3 miliardi di tonnellate entro il 2018. Anche supponendo che le riserve industriali aumenteranno in modo significativo, i geologi giungono alla conclusione che entro il 2030 l'80% delle riserve accertate di petrolio del mondo saranno esaurite.

Riserve di carbone. Le riserve di carbone sono più facili da stimare ( cm. tavolo 3). Tre quarti delle riserve mondiali, che ammontano a circa 10mila miliardi. tonnellate, si verificano nei paesi dell’ex Unione Sovietica, negli Stati Uniti e in Cina.

Tabella 3. RISERVE MONDIALI DI CARBONE (DATI INFORMATIVI)
Regione	Miliardi T
Paesi della CSI


Europa occidentale


Asia (esclusi i paesi della CSI e la Cina)

America Latina

Sebbene sulla Terra ci sia molto più carbone che petrolio e gas naturale, le sue riserve non sono illimitate. Negli anni ’90 il consumo globale di carbone superava i 2,3 miliardi di tonnellate all’anno. A differenza del consumo di petrolio, il consumo di carbone è aumentato in modo significativo non solo nei paesi in via di sviluppo ma anche in quelli industrializzati. paesi sviluppati OH. Secondo le previsioni attuali, le riserve di carbone dovrebbero durare per altri 420 anni. Ma se i consumi crescono al ritmo attuale, le sue riserve non saranno sufficienti per 200 anni.

Industria petrolifera

L'industria petrolifera è uno dei settori trainanti del complesso dei combustibili e dell'energia e dell'intera economia. Nella sua forma grezza, il petrolio non viene praticamente utilizzato a causa della sua esplosività. Ma quando si raffina il petrolio, si ottiene non solo carburante di alta qualità (benzina, cherosene, gasolio, olio combustibile), ma anche vari composti che servono come materie prime per la produzione di moderni prodotti chimici (plastica, polimeri, fibre chimiche, ecc.) .). ^

In termini di riserve petrolifere (20 miliardi di tonnellate, il 13% delle riserve mondiali), la Russia è al secondo posto nel mondo dopo l'Arabia Saudita. Ma la produzione di petrolio in Russia è in costante calo negli ultimi anni. Nel 1999 ammontava a 305 milioni di tonnellate (il 59% del livello del 1990), il terzo posto nel mondo. Ciò è dovuto a una serie di ragioni. Innanzitutto, a causa della mancanza di fondi, il volume del lavoro di esplorazione geologica è insufficiente. L'aumento delle riserve accertate di petrolio compensa la sua produzione solo di 1/3. E nei giacimenti sviluppati il 52% è già stato recuperato. riserve di petrolio. In secondo luogo, quasi il 50% dei pozzi già perforati non sono operativi per vari motivi (mancanza di attrezzature, fondi per le riparazioni, ecc.). In terzo luogo, a causa della mancanza di attrezzature moderne, una parte significativa delle riserve va perduta nelle profondità e non può essere recuperata in superficie.

La principale base petrolifera della Russia è la Siberia occidentale. Qui viene prodotto il 70% del petrolio del paese. I depositi più grandi si trovano nel corso latitudinale del fiume Ob (Samotlor, Surgut, Megion). Da essi è già stato estratto il 50-60% del petrolio. Si stima tuttavia che nel Siberia occidentaleè stato recuperato solo il 12% del petrolio. Pertanto, nel prossimo futuro (fino al 2010-2015) questa base rimarrà quella principale.

La seconda base petrolifera più grande in Russia è il Volga-Ural (25% della produzione). La produzione di petrolio qui va avanti da quasi 50 anni ed è in costante calo. Dai depositi più grandi (Romashkinskoe, Tuymazinskoe, Ishimbaevskoe) Dal 70 al 90% delle riserve è già stato estratto. In futuro sarà possibile sviluppare nuovi campi sugli scaffali Mar Caspio. Ma la fattibilità dello sviluppo dell’industria petrolifera qui richiede un’analisi attenta. La parte settentrionale del Mar Caspio ospita una popolazione unica di storioni, che non ha analoghi al mondo, e Volga-Akhtubinskaya poi ma- area protetta. La questione dello status del Mar Caspio non è stata ancora risolta.

Industria del gas

Il gas è il massimo aspetto economico carburante. La sua produzione costa 2 volte meno del petrolio. Il gas viene utilizzato anche come preziosa materia prima chimica.

In termini di riserve di gas (160 trilioni di m 3 ) La Russia è al primo posto nel mondo (45% delle riserve mondiali). La produzione di gas, a differenza della produzione di petrolio, è abbastanza stabile. Nel 1999 ammontava a 591 miliardi di milioni 3 - primo posto nel mondo. Più di 1/3 del gas prodotto viene esportato in Ucraina, Bielorussia, paesi baltici, Europa occidentale e Turchia.

In Russia sono stati esplorati più di 700 giacimenti di gas. Ma solo il 47% delle sue riserve accertate viene sviluppato attivamente. La stragrande maggioranza della produzione di gas (92%) proviene dai giacimenti Siberia occidentale (Urengoy, Yamburg). Nel prossimo futuro, la sua quota rimarrà elevata. Si stima che qui sia stato recuperato solo il 6% circa delle risorse di gas.

La seconda più grande base di produzione di gas Orenburg-Astrachan' (6% della produzione). Il gas qui prodotto ha una composizione molto complessa. Contiene zolfo, elio, etano, propano, butano e altri componenti preziosi. Per elaborarlo a Orenburg E Astrakan Nei campi sono stati costruiti grandi complessi per il trattamento del gas.

Nel bacino Timan-Pechora Attualmente viene prodotto meno dell’1% del gas. Tuttavia, il suo ruolo potrebbe aumentare in modo significativo a causa dello sviluppo dei giacimenti di gas sulla piattaforma (Shtpokma-novskoe e così via.). Le loro risorse sono stimate a 1,7 trilioni di m3.

In futuro è possibile creare un’altra grande base di produzione di gas, compresi i giacimenti nel nord Regione di Irkutsk, Yakutia, Sakhalin. Le riserve di gas qui sono stimate a 54 trilioni di m3. Il suo sviluppo aiuterà a eliminare la carenza di carburante in questa regione. Una parte significativa del gas potrà essere esportata.

Per trasportare il gas ai consumatori in Russia, a sistema unificato di gasdotti, con una lunghezza totale di 150mila km. I più grandi gasdotti del paese furono costruiti da Urengoy e Orenburg (Fig. 41). Nel prossimo futuro entreranno in funzione i gasdotti Yamal-Europa (attraverso la Bielorussia) e Blue Stream (attraverso il Mar Nero fino alla Turchia).

Industria del carbone

Le riserve di carbone sono molto più grandi delle riserve di petrolio e gas naturale. Ma la sua estrazione è molto più costosa. Pertanto, dopo la scoperta e lo sviluppo di grandi riserve di petrolio e gas, la quota del carbone nel bilancio energetico del paese è scesa dal 59% (anni ’50) all’8% (fine anni ’90). Anche se nelle regioni orientali del Paese il suo consumo resta molto elevato. La maggior parte del carbone estratto viene utilizzato come combustibile nell'industria e nelle centrali termoelettriche. Il resto del carbone (coking) serve come materia prima per la metallurgia ferrosa e l'industria chimica.

In Russia sono noti più di 200 bacini e depositi di carbone. Le loro riserve totali ammontano a 6,4 trilioni di tonnellate (il 23% delle riserve mondiali). Ma non tutti sono in fase di sviluppo. Il criterio principale per mettere in produzione un campo è il costo 1 estrazione del carbone. Dipende dal metodo di estrazione, dalla qualità (contenuto calorico, presenza di impurità, ecc.), Dalle condizioni minerarie e geologiche di presenza (profondità, spessore degli strati, ecc.). Il costo è influenzato anche dalla qualità delle attrezzature e dalla disponibilità di moderne tecnologie di produzione. Con il crollo dell’URSS, l’85% dell’ingegneria del carbone è rimasta all’estero.

Il metodo più produttivo ed economico per l'estrazione del carbone è l'estrazione a cielo aperto. La sua quota è in continua crescita e ammonta ormai a quasi il 60%. Ma viola notevolmente i complessi naturali. Le riserve di carbone che possono essere estratte mediante miniere a cielo aperto sono concentrate principalmente nella parte orientale del paese.

La produzione di carbone in Russia è in costante calo e negli ultimi anni è solo aumentata. Ammonta a 249 milioni di tonnellate (2° posto nel mondo nella produzione di lignite e 6° posto nella produzione di carbon fossile). Le principali aree di estrazione del carbone in Russia sono concentrate in Siberia (64%). La parte europea rappresenta solo il 25%.

Le più importanti basi di carbone in Russia - Bacini di Kuznetsk, Kansk-Achinsk e Pechora. Differiscono significativamente nelle loro caratteristiche (Fig. 42, Tabella 27).

Tabella 27 Caratteristiche dei principali bacini carboniferi in Russia Caratteristiche dei principali bacini carboniferi in Russia

	Quota di estrazione sotterranea,%	profondità media di produzione, m	Spessore medio degli strati, m	Contenuto calorico carbone, migliaia di kcal/kg
Kuznetskij
Pecorskij
Kansko-Achinsky

Bacino carbonifero di Kuznetsk - principale bacino carbonifero della Russia. Dispone di riserve ampie e ben studiate di carbone di alta qualità, compreso il carbone da coke. Tuttavia, il bacino ha una posizione geografica svantaggiosa. È molto distante dalle principali aree di consumo del carbone (Centro ed Estremo Oriente). Il carbone è difficile da trasportare da qui a causa dello scarso sviluppo delle reti ferroviarie nell'est del paese.

Carburante nella struttura delle risorse energetiche
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1. Fonti naturali di idrocarburi: gas, petrolio, carbone. Loro elaborazione e applicazione pratica.

Le principali fonti naturali di idrocarburi sono il petrolio, i gas di petrolio naturali e associati e il carbone.

Gas di petrolio naturali e associati.

Il gas naturale è una miscela di gas, il cui componente principale è il metano, il resto è etano, propano, butano e una piccola quantità di impurità: azoto, monossido di carbonio (IV), idrogeno solforato e vapore acqueo. Il 90% viene consumato come combustibile, il restante 10% viene utilizzato come materia prima per l'industria chimica: produzione di idrogeno, etilene, acetilene, fuliggine, plastiche varie, medicinali, ecc.

Anche il gas di petrolio associato è gas naturale, ma si trova insieme al petrolio: si trova sopra il petrolio o è disciolto in esso sotto pressione. Il gas associato contiene il 30-50% di metano, il resto sono i suoi omologhi: etano, propano, butano e altri idrocarburi. Inoltre, contiene le stesse impurità del gas naturale.

Tre frazioni di gas associato:

1. Benzina; viene aggiunto alla benzina per migliorare l'avviamento del motore;

2. Miscela propano-butano; utilizzato come combustibile domestico;

3. Gas secco; utilizzati per produrre acitelene, idrogeno, etilene ed altre sostanze, dalle quali si producono a loro volta gomme, plastiche, alcoli, acidi organici, ecc.

Olio.

L'olio è un liquido oleoso dal colore giallo o marrone chiaro al nero con un odore caratteristico. È più leggero dell'acqua e praticamente insolubile in essa. Il petrolio è una miscela di circa 150 idrocarburi con impurità di altre sostanze, quindi non ha un punto di ebollizione specifico.

Il 90% del petrolio prodotto viene utilizzato come materia prima per la produzione di vari tipi di carburanti e lubrificanti. Allo stesso tempo, il petrolio è una preziosa materia prima per l’industria chimica.

Chiamo petrolio greggio estratto dalle profondità della terra. L'olio non viene utilizzato nella sua forma grezza; Il petrolio greggio viene purificato da gas, acqua e impurità meccaniche e quindi sottoposto a distillazione frazionata.

La distillazione è il processo di separazione delle miscele in singoli componenti, o frazioni, in base alle differenze nei loro punti di ebollizione.

Durante la distillazione del petrolio vengono isolate diverse frazioni di prodotti petroliferi:

1. La frazione gas (tbp = 40°C) contiene alcani normali e ramificati CH4 – C4H10;

2. La frazione benzina (punto di ebollizione = 40 - 200°C) contiene idrocarburi C 5 H 12 – C 11 H 24; durante la distillazione ripetuta, i prodotti petroliferi leggeri vengono separati dalla miscela, bollendo in intervalli di temperatura più bassi: etere di petrolio, benzina per aviazione e motore;

3. Frazione nafta (benzina pesante, punto di ebollizione = 150 - 250°C), contiene idrocarburi della composizione C 8 H 18 - C 14 H 30, utilizzata come carburante per trattori, locomotive diesel, camion;

4. La frazione di cherosene (tbp = 180 - 300°C) comprende idrocarburi della composizione C 12 H 26 - C 18 H 38; è usato come carburante per aerei a reazione e missili;

5. Il gasolio (punto di ebollizione = 270 - 350°C) viene utilizzato come combustibile diesel ed è soggetto a cracking su larga scala.

Il riciclo del petrolio si basa su processi chimici:

1. Il cracking è la scissione di grandi molecole di idrocarburi in molecole più piccole. Esistono cracking termico e catalitico, che oggigiorno sono più comuni.

2. Il reforming (aromatizzazione) è la trasformazione di alcani e cicloalcani in composti aromatici. Questo processo viene effettuato riscaldando la benzina a pressione elevata in presenza di un catalizzatore. Il reforming viene utilizzato per produrre idrocarburi aromatici dalle frazioni di benzina.

3. La pirolisi dei prodotti petroliferi viene effettuata riscaldando i prodotti petroliferi ad una temperatura di 650 - 800°C, i principali prodotti della reazione sono gas insaturi e idrocarburi aromatici.

Il petrolio è una materia prima per la produzione non solo di carburante, ma anche di molte sostanze organiche.

Carbone.

Il carbone è anche una fonte di energia e una preziosa materia prima chimica. Il carbone contiene principalmente sostanze organiche, oltre ad acqua e minerali, che quando bruciano formano cenere.

Uno dei tipi di lavorazione del carbone è la cokefazione: si tratta del processo di riscaldamento del carbone ad una temperatura di 1000°C senza accesso all'aria. La coke del carbone viene effettuata nelle cokerie. La coca cola è costituita da carbonio quasi puro. Viene utilizzato come agente riducente nella produzione di ghisa negli altiforni negli impianti metallurgici.

Sostanze volatili durante la condensazione: catrame di carbone (contiene molte sostanze organiche diverse, la maggior parte aromatiche), acqua di ammoniaca (contiene ammoniaca, sali di ammonio) e gas di cokeria (contiene ammoniaca, benzene, idrogeno, metano, monossido di carbonio (II), etilene , azoto e altre sostanze).

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Saggio

Gas naturale.Olio.Carbone

1. Gas naturale

Gas naturale- una miscela di gas formatasi nelle viscere della Terra durante la decomposizione anaerobica delle sostanze organiche.

La parte principale del gas naturale è il metano (CH 4) - dal 92 al 98%. Il gas naturale può contenere anche idrocarburi più pesanti - omologhi del metano: etano (C 2 H 6), propano (C 3 H 8), butano (C 4 H 10). Così come altre sostanze non idrocarburiche: idrogeno (H 2), idrogeno solforato (H 2 S), anidride carbonica (CO 2), azoto (N 2), elio (He).

Il gas naturale è una risorsa minerale. Spesso lo è gas associato durante la produzione del petrolio. Il gas naturale in condizioni di giacimento (condizioni di presenza nelle viscere della terra) è allo stato gassoso - sotto forma di accumuli separati (depositi di gas) o sotto forma di tappo di gas di giacimenti di petrolio e gas, o in forma disciolta stato in oro nero o acqua.

Il gas naturale puro è incolore e inodore. Il gas riempie sempre un volume limitato da pareti che gli sono impenetrabili. Per facilitare il rilevamento di una perdita di gas, vengono aggiunti odori in piccole quantità, sostanze che hanno un sapore acuto cattivo odore(cavolo marcio, fieno marcio, uova marce).

Utilizzato sotto forma di gas naturale, il metano viene utilizzato come combustibile. Il metano è il prodotto di partenza per la produzione di metanolo, acido acetico, gomme sintetiche, benzina sintetica e molti altri prodotti preziosi.

2. Olio

L'olio è un liquido oleoso di colore marrone scuro o quasi nero con un odore caratteristico. È più leggero dell'acqua e praticamente insolubile in acqua. Contiene circa 1000 sostanze Maggior parte di questi (80-90%) sono idrocarburi, cioè sostanze organiche costituite da atomi di carbonio e idrogeno. Il petrolio contiene circa 500 composti di idrocarburi: paraffina (alcani), che costituiscono la metà di tutti gli idrocarburi del petrolio, naftenici (ciclani) e aromatici (benzene e suoi derivati). L'olio contiene anche composti ad alto peso molecolare sotto forma di resine e sostanze asfaltiche. Il contenuto totale di carbonio e idrogeno nell'olio è di circa il 97-98% (in peso), di cui l'83-87% di carbonio e l'11-14% di idrogeno. Vanadio, nichel, ferro, alluminio, rame e magnesio si trovano in piccole quantità oli , bario, stronzio, manganese, cromo, cobalto, molibdeno, boro, arsenico, potassio e altri elementi chimici.

Le proprietà dell'olio si basano sulla sua facile accensione. Inoltre, un'epidemia può verificarsi già a +35 o, motivo per cui i serbatoi di stoccaggio del petrolio sono realizzati in modo tale che un aumento accidentale della temperatura non porti all'accensione dei prodotti petroliferi. Se la composizione è più scarica e i gas disciolti nell'olio hanno proporzioni diverse, la temperatura di accensione può essere superiore a 100 o Celsius.

Nei solventi organici il liquido può dissolversi. In acqua, invece, l'olio è insolubile, ma si forma con l'acqua emulsione stabile lattina di olio. Pertanto, per separare l'acqua dal petrolio, nell'industria vengono effettuate la dissalazione e la disidratazione. Il petrolio greggio non viene praticamente utilizzato. Viene pulito e lavorato. C'è primario e raccolta differenziata olio.

La raffinazione primaria del petrolio è la distillazione, a seguito della quale i prodotti petroliferi vengono separati nelle loro parti componenti (sono chiamate frazioni): gas liquefatto; benzina (automobilistica e aeronautica), carburante per aerei, cherosene, carburante diesel (carburante diesel), olio combustibile. I primi cinque tipi di prodotti petroliferi sono combustibili. E l'olio combustibile viene lavorato per produrre: paraffina, bitume, combustibile liquido per caldaie, oli.

Quando il bitume viene miscelato con minerali, si ottiene l'asfalto (asfalto) che viene utilizzato come manto stradale. Liquido combustibile per caldaia utilizzati per riscaldare le case.

Dal petrolio viene prodotta un'ampia gamma di lubrificanti: olio lubrificante; olio isolante elettrico; olio idraulico; Grasso; fluido da taglio; petrolato. Gli oli ricavati dal petrolio vengono utilizzati per preparare unguenti e creme. Il concentrato rimanente dopo la distillazione dell'olio è chiamato catrame. Viene utilizzato per superfici stradali e edili.

Il riciclaggio del petrolio comporta la modifica della struttura dei suoi componenti: gli idrocarburi. Fornisce le materie prime da cui producono: gomme sintetiche; tessuti sintetici; plastica; pellicole polimeriche(polietilene, polipropilene); detersivi; solventi, pitture e vernici; coloranti; fertilizzanti; pesticida; cera; e altro ancora. Anche gli scarti della raffinazione del petrolio hanno un valore pratico. Il coke è prodotto dagli scarti della distillazione del petrolio. Viene utilizzato nella produzione di elettrodi e nella metallurgia. E lo zolfo estratto dal petrolio durante il processo di raffinazione viene utilizzato per produrre acido solforico.

gasolio combustibile carbone

3. Carbone

Carboneè una roccia sedimentaria, ovvero il prodotto della profonda decomposizione di resti vegetali (felci arboree, equiseti e muschi, oltre ai primi gimnosperme). La maggior parte dei depositi di carbone si sono formati nel Paleozoico, principalmente nel Periodo Carbonifero, circa 300-350 milioni di anni fa.

Di Composizione chimica il carbone è una miscela di composti aromatici ad alto peso molecolare con alto frazione di massa carbonio, nonché acqua e sostanze volatili da piccole quantità impurità minerali. Tali impurità formano cenere quando bruciano il carbone. I carboni fossili differiscono l'uno dall'altro nel rapporto tra i loro componenti costitutivi, che ne determina il potere calorifico. Riga composti organici, che fanno parte del carbone, hanno proprietà cancerogene.

Il carbone è utilizzato come combustibile sia nella vita di tutti i giorni che nell'industria. È stato il primo materiale fossile utilizzato dagli esseri umani come combustibile. È stato il carbone a consentire la rivoluzione industriale. Nel 19esimo secolo, molto carbone veniva utilizzato per i trasporti. Nel 1960, il carbone forniva circa la metà della produzione energetica mondiale. Tuttavia, nel 1970, la sua quota era scesa a un terzo: il carbone come combustibile fu sostituito da altre fonti energetiche, in particolare petrolio e gas.

Ma l’uso del carbone non si limita a questo. Il carbon fossile è una materia prima preziosa per l'industria chimica e metallurgica.

L'industria del carbone utilizza il coking del carbone. Le cokerie consumano fino a 1/4 del carbone prodotto. La coke è un processo di lavorazione del carbone mediante riscaldamento a 950-1050°C senza ossigeno. Quando il carbone si decompone, si forma un prodotto solido: coke e prodotti volatili: gas di cokeria.

La coca cola costituisce il 75-78% della massa del carbone. Viene utilizzato nell'industria metallurgica per la fusione del ferro e anche come combustibile.

Il gas di cokeria costituisce il 25% della massa del carbone lavorato. I prodotti volatili che si formano durante la cokefazione del carbone vengono condensati con vapore acqueo, con conseguente rilascio di catrame di carbone e acqua di catrame.

Il catrame di carbone costituisce il 3-4% in peso del carbone ed è una miscela complessa di sostanze organiche. Attualmente, gli scienziati hanno identificato solo il 60% dei componenti della resina, ovvero più di 500 sostanze! Dalla resina si ottengono naftalene, antracene, fenantrene, fenoli e oli di carbone.

L'ammoniaca, i fenoli e le basi piridiniche vengono separate dall'acqua di catrame (costituisce il 9-12% della massa del carbone) mediante distillazione a vapore. Dai composti insaturi contenuti nel benzene grezzo si ottengono resine cumaroniche che vengono utilizzate per la produzione di vernici, pitture, linoleum e nell'industria della gomma.

La grafite artificiale è ottenuta dal carbone.

Il carbone viene utilizzato anche come materia prima inorganica. Dal carbon fossile quando trasformato in scala industriale Vengono estratti metalli rari come vanadio, germanio, gallio, molibdeno, zinco, piombo e zolfo.

Le ceneri derivanti dalla combustione del carbone e dagli scarti di estrazione e lavorazione vengono utilizzate nella produzione di materiali da costruzione, ceramica, materie prime refrattarie, allumina e abrasivi.

In totale, dalla lavorazione del carbone è possibile ottenere più di 400 prodotti diversi, il cui costo è 20-25 volte superiore al costo del carbone stesso, e i sottoprodotti ottenuti nelle cokerie superano il costo del coke si.

A proposito…

Il carbone è lungi dall’essere il miglior combustibile. Ha un grosso inconveniente: la sua combustione produce moltissime emissioni, sia gassose che solide (ceneri), inquinanti ambiente. La maggior parte dei paesi sviluppati ha requisiti severi per il livello di emissioni consentite durante la combustione del carbone. Le riduzioni delle emissioni si ottengono attraverso l'uso di vari filtri.

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