На тему: Органические виды топлива и их запасы на земле. Ископаемое топливо - нефть, каменный уголь, горючий сланец, природный газ

Основными природными источниками углеводородов являются нефть, природный и попутный нефтяной газы и каменный уголь.

Природный и попутный нефтяной газы.

Природный газ – смесь газов, основным компонентом которой является метан, остальное приходится на долю этана, пропана, Бутана, и небольшого количества примесей – азота, оксида углерода (IV), сероводорода и паров воды. 90% его расходуется в качестве топлива, остальные 10% используют как сырье для химической промышленности: получение водорода, этилена, ацетилена, сажи, различный пластмасс, медикаментов и др.

Попутный нефтяной газ – это тоже природный газ, но он встречается вместе с нефтью – находится над нефтью или растворен в ней под давлением. Попутный газ содержит 30 – 50% метана, остальная часть приходится на его гомологи: этан, пропан, бутан и другие углеводороды. Кроме того, в нем присутствуют те же примеси, что и в природном газе.

Три фракции попутного газа:

  1. Газовый бензин; его добавляют к бензину для улучшения запуска двигателя;

  2. Пропан-бутановая смесь; применяется как бытовое топливо;

  3. Сухой газ; используют для получения ацителена, водорода, этилена и других веществ, из которых в свою очередь производят каучуки, пластмассы, спирты, органические кислоты и т.д.

Нефть.

Нефть – маслянистая жидкость от желтого или светло-бурого до черного цвета с характерным запахом. Она легче воды и в ней практически нерастворима. Нефть представляет собой смесь примерно 150 углеводородов с примесями других веществ, поэтому у нее нет определенной температуры кипения.

90% добываемой нефти используется как сырье для производства различных видов топлива и смазочных материалов. В то же время нефть – ценное сырье для химической промышленности.

Нефть, добываемую из земных недр, называю сырой. В сыром виде нефть не применяют, ее подвергают переработке. Сырую нефть очищают от газов, воды и механических примесей, а затем подвергают фракционной перегонке.

Перегонка – процесс разделения смесей на отдельные компоненты, или фракции, на основании различия их температур кипения.

При перегонке нефти выделяют несколько фракций нефтепродуктов:

  1. Газовая фракция (tкип = 40°С) содержит нормальные и разветвленные алканы СН4 – С4Н10;

  2. Бензиновая фракция (tкип = 40 - 200°С) содержит углеводороды С 5 Н 12 – С 11 Н 24 ; при повторной перегонке из смеси выделяют легкие нефтепродукты, кипящие в более низких интервалах температур: петролейный эфир, авиационный и автомобильный бензин;

  3. Лигроиновая фракция (тяжелый бензин, tкип = 150 - 250°С), содеожит углеводороды состава С 8 Н 18 – С 14 Н 30 , применяют в качестве горючего для тракторов, тепловозов, грузовых автомобилей;

  4. Керосиновая фракция (tкип = 180 - 300°С) включает углеводороды состава С 12 Н 26 - С 18 Н 38 ; ее используют в качестве горючего для реактивных самолетов, ракет;

  5. Газойль (tкип = 270 - 350°С) используют как дизельное топливо и в больших масштабах подвергается крекингу.


После отгонки фракций остается темная вязкая жидкость – мазут. Из мазута выделяют соляровые масла, вазелин, парафин. Остаток от перегонки мазута – гудрон, его применяют при производстве материалов для дорожного строительства.

Вторичная переработка нефти основана на химических процессах:

  1. Крекинг – расщепление крупных молекул углеводородов на более мелкие. Различают термический и каталитический крекинг, который более распространен в настоящее время.

  2. Риформинг (ароматизация) - это превращение алканов и циклоалканов в ароматические соединения. Этот процесс осуществляют путем нагревания бензина при повышенном давлении в присутствии катализатора. Риформинг применяют для получения из бензиновых фракций ароматических углеводородов.

  3. Пиролиз нефтепродуктов проводят нагреванием нефтепродуктов до температуры 650 - 800°С, основными продуктами реакции являются непредельные газообразные и ароматические углеводороды.

Нефть – сырье для производства не только топлива, но и многих органических веществ.

Каменный уголь.

Каменный уголь так же является источником энергии и ценным химическим сырьем. В состав каменного угля в основном органические вещества, а также вода, минеральные вещества, при сжигании образующие золу.

Одним из видов переработки каменного угля является коксование – это процесс нагревания угля до температуры 1000°С без доступа воздуха. Коксование угля проводят в коксовых печах. Кокс состоит из практически чистого углерода. Его используют в качестве восстановителя при доменом производстве чугуна на металлургических заводах.

Летучие вещества при конденсации каменноугльную смолу (содержит много различных органических веществ, из них большая часть – ароматические), аммиачную воду (содержит аммиак, соли аммония) и коксовый газ (содержит аммиак, бензол, водород, метан, оксид углерода (II), этилен, азот и другие вещества).

Переработка нефти

Нефть представляет собой многокомпонентную смесь различных веществ преимущественно углеводородов. Данные компоненты отличаются друг от друга по температурам кипения. В связи с этим, если нагревать нефть, то сначала из нее будут улетучиваться наиболее легкокипящие компоненты, затем соединения с более высокой температурой кипения и т.д. На данном явлении основана первичная переработка нефти , заключающаяся в перегонке (ректификации) нефти. Данный процесс называют первичным, поскольку предполагается, что при его протекании не происходят химические превращения веществ, а нефть лишь разделяется на фракции с различными температурами кипения. Ниже представлена принципиальная схема ректификационной колонны с кратким описанием самого процесса перегонки:

Перед процессом ректификации нефть специальным образом подготавливают, а именно, избавляют от примесной воды с растворенными в ней солями и от твердых механических примесей. Подготовленная таким образом нефть поступает в трубчатую печь, где нагревается до высокой температуры (320-350 о С). После нагревания в трубчатой печи нефть, обладающая высокой температурой, поступает в нижнюю часть ректификационной колонны, где происходит испарение отдельных фракций и подъем их паров вверх по ректификационной колонне. Чем выше находится участок ректификационной колонны, тем его температура ниже. Таким образом, на разной высоте отбирают следующие фракции:

1) ректификационные газы (отбирают в самой верхней части колонны, в связи с чем их температура кипения не превышает 40 о С);

2) бензиновая фракция (температуры кипения от 35 до 200 о С);

3) лигроиновая фракция (температуры кипения от 150 до 250 о С);

4) керосиновая фракция (температуры кипения от 190 до 300 о С);

5) дизельную фракцию (температуры кипения от 200 до 300 о С);

6) мазут (температуры кипения более 350 о С).

Следует отметить, что средние фракции, выделяемые при ректификации нефти, не удовлетворяют стандартам, предъявляемым к качествам топлив. Кроме того, в результате перегонки нефти образуется немалое количество мазута — далеко не самого востребованного продукта. В связи с этим после первичной переработки нефти стоит задача повышения выхода более дорогих, в частности, бензиновых фракций, а также повышения качества этих фракций. Эти задачи решаются с применением различных процессов вторичной переработки нефти , например, таких как крекинг и риформинг .

Следует отметить, что количество процессов, используемых при вторичной переработке нефти, значительно больше, и мы затрагиваем лишь одни из основных. Давайте теперь разберемся, в чем же заключается смысл этих процессов.

Крекинг (термический или каталитический)

Данный процесс предназначен для повышения выхода бензиновой фракции. Для этой цели тяжелые фракции, например, мазут подвергают сильному нагреванию чаще всего в присутствии катализатора. В результате такого воздействия длинноцепочечные молекулы, входящие в состав тяжелых фракций, рвутся и образуются углеводороды с меньшей молекулярной массой. Фактически это приводит к дополнительному выходу более ценной, чем исходный мазут, бензиновой фракции. Химическую суть данного процесса отражает уравнение:

Риформинг

Данный процесс выполняет задачу улучшения качества бензиновой фракции, в частности повышения ее детонационной устойчивости (октанового числа). Именно эта характеристика бензинов указывается на бензозаправках (92-й, 95-й, 98-й бензин и т.д.).

В результате процесса риформинга повышается доля ароматических углеводородов в бензиновой фракции, имеющих среди прочих углеводородов одни из самых высоких октановых чисел. Достигается такое увеличение доли ароматических углеводородов в основном в результате протекания при процессе риформинга реакций дегидроциклизации. Например, при достаточно сильном нагревании н -гексана в присутствии платинового катализатора он превращается в бензол, а н-гептан аналогичным образом — в толуол:

Переработка каменного угля

Основным способом переработки каменного угля является коксование . Коксованием угля называют процесс, при котором уголь нагревают без доступа воздуха. При этом в результате такого нагревания из угля выделяют четыре основных продукта:

1) Кокс

Твердая субстанция, представляющая собой практически чистый углерод.

2) Каменноугольная смола

Содержит большое количество разнообразных преимущественно ароматических соединений, таких как бензол его гомологи, фенолы, ароматические спирты, нафталин, гомологи нафталина и т.д.;

3) Аммиачная вода

Несмотря на свое название данная фракция, помимо аммиака и воды, содержит также фенол, сероводород и некоторые другие соединения.

4) Коксовый газ

Основными компонентами коксового газа являются водород, метан, углекислый газ, азот, этилен и т.д.

СИБИРСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПОТРЕБИТЕЛЬСКОЙ КООПЕРАЦИИ

ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА

Реферат по дисциплине: основы глобалистики

На тему: Органические виды топлива и их запасы на земле.

Выполнила студентка гр. 261

Кулакова А.В.

Проверил: Степанов Н.П.

Виды органического топлива.

К природным топливам органического происхождения относятся торф, лигниты, каменные и антрацитные угли, нефть и природный газ. Эти материалы часто называют ископаемыми топливами, так как они являются конечными продуктами физико-химических превращений окаменевших остатков растений. Сравнение составов различных топлив показывает, что относительное содержание углерода по сравнению с содержанием водорода уменьшается при переходе от твердых топлив к жидким и далее к газообразным. Все эти топлива можно получать друг из друга, изменяя соотношение между содержанием углерода и водорода. Все они являются ценным сырьем для производства различных химических продуктов, горючего для двигателей и масел для смазки, а также служат источниками тепла и электрической энергии.

Природный газ . Природный газ является смесью углеводородов, состоящей главным образом из представителей метанового ряда и содержащей небольшие добавки других газов, таких, как азот, двуокись углерода, сероводород и иногда гелий. Обычно основным в природном газе является метан , однако иногда имеются значительные примеси этана и, в меньшей степени, более тяжелых углеводородов. В природе встречаются газы, почти целиком состоящие из двуокиси углерода, однако такие газы не обладают свойством горючести. Различают два типа природных горючих газов - сухие и влажные. Сухие газы состоят в основном из метана и иногда содержат также этан и пропан, однако они не содержат более тяжелых углеводородов, которые могут конденсироваться при сжатии. Влажные горючие газы содержат различные количества природного газолина, пропана и бутана, которые можно извлечь посредством сжатия или экстрагирования.

Продукты нефти . Нефть является природной смесью углеводородов, которая при обычном давлении находится в жидком состоянии, однако она содержит растворенные летучие углеводороды, которые высвобождаются и образуют скопления (шапки) в верхней (ближней к поверхности земли) части залежи. При переработке нефти получают лигроин, смазочные масла, мазут и нефтяной кокс.

Мазут. Мазут представляет собой смесь тяжелых жидких углеводородов, остающихся после перегонки нефти. Его состав зависит от состава сырой нефти и технологии ее перегонки. Наряду с каменным углем и природным газом мазут используется в качестве топлива как в коммунальном хозяйстве, так и в промышленности, и вытеснил каменный уголь как топливо для морских и речных судов.

Нефтяной кокс . Твердая компонента, остающаяся после перегонки нефти, называется нефтяным коксом. Эта твердая масса обычно содержит от 5 до 20% летучих веществ, от 80 до 90% связанного углерода, около 1% золы и немного серы. Хотя нефтяной кокс находит применение в ряде отраслей промышленного производства (например, как сырье для изготовления угольных электродов и пигментов для красителей), он представляет большую ценность как источник тепла (имеет высокую теплотворную способность) и используется в больших количествах как асфальтовый гудрон.

Газоконденсаты. Эти продукты состоят в основном из пропана и бутана, которые извлекаются из природного газа в отстойниках. Их получают также на нефтеперерабатывающих заводах, где они называются сжиженными очистными газами. Газы любого происхождения, обладающие высокой летучей способностью, легко преобразовать в жидкое состояние, повышая давление. Затем эти конденсаты можно транспортировать через трубопроводы и в железнодорожных и автоцистернах. Их можно хранить под землей в искусственных или естественных резервуарах или на поверхности земли в специальных резервуарах.

Торф. Торф является продуктом отмирания и неполного распада остатков болотных растений под воздействием грибков и бактерий в условиях избыточного увлажнения и недостаточного доступа воздуха. Залежи торфа распространены по всему миру, и торф используют в качестве топлива там, где отсутствуют другие, более эффективные виды топлива (с более высокой теплотворной способностью).

Каменный уголь . Каменный уголь представляет собой смесь углеродсодержащей массы, воды и некоторых минералов. Он образуется из торфа в результате длительного воздействия бактериологических и биохимических процессов. В превращении торфа в различные виды каменного угля большую роль играют температура и давление. Действие проточных вод приводит к появлению в пластах каменного угля большего или меньшего количества инородных минералов, которые перемешиваются с углеродсодержащей массой. Эта масса защищена от воздействия воздуха накрывающим ее пластом породы.

Существуют два способа разработки месторождений каменного угля. При разработке открытым способом пласт каменного угля очищается от слоя настилающей породы с помощью экскаваторов, которые используются затем для погрузки угля на транспортные средства. При разработке каменного угля подземным способом сооружается вертикальная шахта или горизонтальная выработка (штольня) в склоне горы, ведущие к пласту каменного угля. При этом каменный уголь извлекается из пласта посредством взрывной отбойки или с помощью механических рыхлителей и затем перегружается в вагонетки или на транспортеры.

Огромные ресурсы торфа обеспечивают России 1 место по их запасам.

Добыча и переработка торфа в мире является высокорентабельным и перспективным видом бизнеса. Как передает «РБК. Исследования рынков», рентабельность производства колеблется в среднем от 30 до 40% годовых (без учета стоимости доставки продукции до потребителя). По данным исследования компании "Норд Лайн", торф может использоваться в различных областях народного хозяйства - в сельском хозяйстве, химии, медицине, нефтепереработке, экологии, топливной промышленности и т.д.

Особенно выгодно использование торфа в качестве топлива: стоимость 1 Гкал, полученной от сжигания торфа, ниже, чем у всех других видов топлива, кроме газа. Помимо энергетического направления использования торфа, в последнее время широкое развитие получило сельскохозяйственное применение торфа, зарекомендовавшего себя как ценный органический материал.

Торф является также предметом экспорта. Мировая потребность в торфе имеет четко выраженную тенденцию к неуклонному росту.

Наиболее "емкими" потребителями торфа являются Япония, США, страны Европы и Ближнего Востока, а также другие страны, в которых развернуты работы по повышению плодородия почв, предотвращению эрозии земель, осуществлению экологических программ.

Имея oгpoмныe ресурсы торфа (разведанные и прогнозные - 156,8 млрд т), которые составляют 31,4% от мировых и обеспечивают России 1-е место по их запасам, Россия в настоящее время практически их не использует. Так, согласно данным Геологического фонда (2001г.) добыча торфа в 2000 году составила 6,9 млнт. Разработка велась на 905 торфяных месторождениях, в то время как на 01.01.1988г. эксплуатировалось 2063 торфяных месторождения и добывалось 30,5 млн т торфа.

Угольная промышленность

Уголь - это топливо будущего. Таково мнение мирового энергетического сообщества, включающего производителей нефти и газа.

Приближается период окончания нефтяной цивилизации на Земле. Газовых ресурсов хватит чуть надольше, но и они не бесконечны. Запасов нефти на планете хватит на 40-50 лет, газа на 60-70, угля - до 600 лет. Поэтому основными источниками энергии в долгосрочном периоде за пределами нефтегазовой цивилизации будут уголь и атомная энергетика.

В мировом топливном балансе на долю угля приходится 23% добычи первичных энергетических ресурсов, 38% производства электрической энергии, 70% производства металлургической продукции.

Уголь, наряду с нефтью и газом, является невозобновляемым углеводородным природным энергетическим ресурсом. Различные виды угля содержат до 10% водорода и до 90% углерода. В угле заключено до 90% энергетического потенциала ископаемого органического топлива. Сейчас в мире добывается около 5 млрд.т в год каменного, бурого и других разновидностей угля.

По некоторым оценкам, добыча угля в ближайшее десятилетие может возрасти до 7,5 млрд.т в год (в США до 2 млрд.т). В Европе увеличение потребления угля составит около 10% в 2003 г. помимо перспектив увеличения объемов добычи, мировыми тенденциями его производства и использования являются международная кооперация в области поставок угля и оборудования для его добычи и переработки, рост экспорта как из старых (Австралия, ЮАР, Россия, США, Польша и др.), так и из развивающихся поставщиков угля (общий объем экспорта более 500 млн.т). Только три порта - Дурбан, Ричардз Бей (ЮАР) и Кембла (Австралия) имеют погрузочную мощность около 200 млн.т в год.

В мировых ценах на уголь не происходит таких ажиотажных колебаний, как с ценами на нефть, торговые потоки в основном устоялись. В обороте находится только стабильно качественный уголь (углепродукт), удовлетворяющий экологическим и технологическим требованиям. Несмотря на общее увеличение объемов массовой добычи угля, стремление к безудержному росту добычи отошло в прошлое. Сейчас если происходят колебания добычи, то это объясняется очень точно настроенными механизмами эффективности добычи и использования угля, инвестиционных процессов. Эффективно используются общественные формы координации.

Интенсивное развитие и техническое совершенствование угольной промышленности в стране характеризуется созданием крупных горнодобывающих и перерабатывающих производств на базе перспективных месторождений бурых и каменных углей расположенных в различных природно-климатических зонах. Это требует новых технических и технологических решений и все больше капитальных вложений с учетом создания необходимой инфраструктуры, энергозатрат на транспортирование полезного ископаемого и грузов, на проветривание и создание удовлетворительных условий труда горнорабочих.

В настоящее время на долю угля приходится 11,8% в потреблении топливно-энергетических ресурсов, что значительно ниже технических возможностей отрасли. По прогнозным оценкам добыча угля к 2010 году достигнет 280 млн. т. Важной составляющей частью общей стратегии развития отрасли является обеспечение экологической безопасности производства, жизненных условий для населения угольных регионов.

Угольная промышленность - важное звено топливно-энергетического комплекса (ТЭК). Уголь используется в промышленности, на тепловых электростанциях как топливо, а так же как технологическое сырье и топливо в металлургии и химической промышленности (коксующиеся угли). Районообразующая роль топлива сказывается тем сильнее, чем крупнее масштабы и выше технико-экономические показатели ресурсов. Массовое и дешевое топливо притягивает к себе топливоемкие производства, определяя в известной мере направление специализации района.

В настоящее время угольная промышленность России стоит перед необходимостью глубокого реформирования. В течение ряда последних лет снижается уровень добычи угля, (с 1990 по 1994 г. добыча угля в Российской Федерации в целом сократилась на одну треть), падает производительность труда в отрасли, растет себестоимость добычи. Резкое сокращение промышленного производства в последние годы обострило проблему платежеспособного спроса на продукцию угольной отрасли, поставило подавляющее большинство угледобывающих предприятий в крайне тяжелое положение.

Угольная промышленность является составной частью ТЭК России, и, соответственно, стратегия ее развития зависит от места, которое отводится углю в перспективном топливно-энергетическом балансе, и от конкретных характеристик последнего.

Таблица 2. МИРОВЫЕ ЗАПАСЫ НЕФТИ (ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ДАННЫЕ), МЛРД. Т

Регион

Разведанные запасы

Промышленные запасы

Ближний Восток

Страны СНГ

Латинская Америка

Дальний Восток и Океания

Западная Европа

Запасы нефти и природного газа. Трудно точно рассчитать, на сколько лет еще хватит запасов нефти. Если существующие тенденции сохранятся, то годовое потребление нефти в мире к 2018 достигнет 3 млрд. т. Даже допуская, что промышленные запасы существенно возрастут, геологи приходят к выводу, что к 2030 будет исчерпано 80% разведанных мировых запасов нефти.

Запасы угля. Запасы угля оценить легче (см . табл. 3). Три четверти мировых его запасов, составляющих по приближенной оценке 10 трлн. т, приходятся на страны бывшего СССР, США и КНР.

Таблица 3. МИРОВЫЕ ЗАПАСЫ КАМЕННОГО УГЛЯ
(ОРИЕНТИРОВОЧНЫЕ ДАННЫЕ)

Регион

Млрд. т

Страны СНГ

Западная Европа

Азия (без стран СНГ и Китая)

Латинская Америка

Хотя угля на Земле гораздо больше, чем нефти и природного газа, его запасы не безграничны. В 1990-х годах мировое потребление угля составляло более 2,3 млрд. т в год. В отличие от потребления нефти, потребление угля существенно увеличилось не только в развивающихся, но и в промышленно развитых странах. По существующим прогнозам, запасов угля должно хватить еще на 420 лет. Но если потребление будет расти нынешними темпами, то его запасов не хватит и на 200 лет.

Нефтяная промышленность

Нефтяная промышленность - одна из веду­щих отраслей ТЭК и всего хозяйства. В сыром виде нефть практически не используется из-за ее взрывоопасности. Но при переработке нефти получают не только высококачественное топли­во (бензин, керосин, соляр, мазут), но и разно­образные соединения, служащие сырьем для получения современной химической продукции (пластмасс, полимеров, химических волокон и т. д.). ^

По запасам нефти (20 млрд т, 13% мировых запасов) Россия занимает второе место в мире после Саудовской Аравии. Но добыча нефти в России в последние годы постоянно снижалась. В 1999 г. она составила 305 млн т (59% от уров­ня 1990 г.) - третье место в мире. Это связано с рядом причин. Во-первых, из-за отсутствия средств недостаточны объемы геологоразведоч­ных работ. Прирост разведанных запасов нефти только на 1/з компенсирует ее добычу. А на раз­рабатываемых месторождениях уже извлечено 52% нефтяных запасов. Во-вторых, почти 50% уже пробуренных скважин по разным причи­нам не эксплуатируются (отсутствие оборудова­ния, средств на ремонт и пр.). В-третьих, из-за отсутствия современного оборудования значи­тельная часть запасов теряется в недрах и не может быть извлечена на поверхность.

Основная нефтяная база России - Западно-Сибирская. Здесь добывается 70% нефти стра­ны. Крупнейшие месторождения расположены в широтном течении реки Оби (Самотлор, Сур­гут, Мегион). Из них уже извлечено 50-60% нефти. Однако, по оценкам, в Западной Сибири извлечено всего 12% нефти. Поэтому в ближай­шей перспективе (до 2010-2015 гг.) эта база ос­танется ведущей.

Вторая по величине добычи нефтяная база России - Волго-Уральская (25% добычи). До­быча нефти здесь ведется уже почти 50 лет и постоянно сокращается. Из крупнейших мес­торождений (Ромашкинское, Туймазинское, Ишимбаевское) уже извлечено от 70 до 90% за­пасов. В перспективе возможна разработка но­вых месторождений на шельфе Каспийского моря. Но целесообразность развития здесь не­фтяной промышленности требует тщательного анализа. В северной части Каспия обитает уни­кальное поголовье осетровых рыб, не имеющее аналогов в мире, а Волго-Ахтубинская пои ма - заповедная территория. Не решен пока и вопрос о статусе Каспийского моря.

Газовая промышленность

Газ - самый дешевый вид топлива. Его до­быча обходится в 2 раза дешевле нефти. Газ ис­пользуют и как ценное химическое сырье.

По запасам газа (160 трлн м 3 ) Россия занима­ет первое место в мире (45% мировых запасов). Добыча газа, в отличие от добычи нефти, дос­таточно стабильна. В 1999 г. она составила 591 млрд м 3 - первое место в мире. Более 1/3 добываемого газа экспортируется на Украину, в Белоруссию, страны Балтии, Западной Евро­пы и Турцию.

В России разведано более 700 месторожде­ний газа. Но активно разрабатывается только 47% его разведанных запасов. Подавляющая часть добычи газа (92%) приходится на место­рождения Западной Сибири (Уренгойское, Ям-бургское). В ближайшей перспективе ее доля ос­танется столь же высокой. По оценкам, здесь извлечено всего около 6% ресурсов газа.

Вторая по значению газодобывающая база Оренбургско-Астраханская (6% добычи). До­бываемый здесь газ имеет очень сложный со­став. В нем содержатся сера, гелий, этан, про­пан, бутан и другие ценные компоненты. Для его переработки на Оренбургском и Астрахан­ском месторождениях построены крупные газо­перерабатывающие комплексы.

В Тимано-Печорском бассейне сейчас до­бывается менее 1% газа. Однако его роль мо­жет существенно возрасти за счет разработки газовых месторождений на шельфе (Штпокма-новское и др.). Их ресурсы оцениваются в 1,7 трлн м 3 .

В перспективе возможно формирование еще одной крупной газодобывающей базы, включа­ющей месторождения севера Иркутской облас­ти, Якутии, Сахалина. Запасы газа здесь оце­ниваются в 54 трлн м 3 . Ее развитие позволит ликвидировать дефицит топлива в этом регио­не. Значительная часть газа сможет экспорти­роваться.

Для транспортировки газа к потребителям в России создана единая газопроводная система, общей протяженностью 150 тыс. км. Крупней­шие газопроводы страны построены от Уренгоя и Оренбурга (рис. 41). В ближайшее время начнут действовать газопроводы «Ямал-Евро­па» (через Белоруссию) и «Голубой поток» (че­рез Черное море в Турцию).

Угольная промышленность

Запасы угля гораздо больше запасов нефти и природного газа. Но его добыча обходится на­много дороже. Поэтому после открытия и раз­работки крупных запасов нефти и газа доля угля в топливном балансе страны сократилась с 59% (50-е годы) до 8% (конец 90-х годов). Хотя в восточных районах страны его потребление остается очень высоким. Большая часть добы­ваемого угля (ЗД) используется как топливо в промышленности и на тепловых электростан­циях. Остальной уголь (коксующийся) служит сырьем для черной металлургии и химической промышленности.

В России известно более 200 угольных бас­сейнов и месторождений. Их общие запасы 6,4 трлн т (23% мировых запасов). Но не все из них разрабатываются. Главный критерий вов­лечения месторождения в эксплуатацию - се­бестоимость 1 добычи угля. Она зависит от спо­соба его добычи, качества (калорийности, нали­чия примесей и т. д.), горно-геологических ус­ловий залегания (глубины, толщины пластов и т. п.). Влияют на себестоимость также качество оборудования, наличие современных техноло­гий добычи. При распаде СССР 85% угольного машиностроения осталось за рубежом.

Самый производительный и дешевый способ добычи угля - открытый (в карьерах). Его доля остоянно растет и сейчас составляет почти 60%. Но он сильно нарушает природные комп­лексы. Запасы угля, которые могут добываться открытым способом, в основном сосредоточены на востоке страны.

Добыча угля в России постоянно снижалась и лишь в последние годы возрастает. Она со­ставляет 249 млн т (2-е место в мире по добыче бурого угля и 6-е место по добыче каменного). Основные районы добычи угля в России сосре­доточены в Сибири (64%). На европейскую часть приходится всего 25%.

Важнейшие угольные базы России - Куз­нецкий, Канско-Ачинский и Печорский бассей­ны. Они существенно различаются по своим ха­рактеристикам (рис. 42, табл. 27).

Таблица 27 Характеристика основных угольных бассейнов России Характеристика основных угольных бассейнов России

Доля подземной добычи, %

ссредняя глубин а добычи, м

Средняя мощность пластов, м

Калорийность

угля, тыс. ккал/кг

Кузнецкий

Печорский

Канско-Ачин­ский

Кузнецкий угольный бассейн - главный угольный бассейн России. Он обладает больши­ми и хорошо изученными запасами высокока­чественного угля, в том числе и коксующегося. Однако бассейн имеет невыгодное географичес­кое положение. Он очень удален от основных районов - - потребителей угля (Центр и Даль­ний Восток). Уголь отсюда сложно транспорти­ровать из-за слабого развития железнодорож­ных сетей на востоке страны.

  1. Топливо в структуре энергетических ресурсов

    Курсовая работа >> Физика

    ... органического топлива и в первую очередь нефти. Однако, запасы ... как "возгораемой земле" , которой западноевропейцы пользовались... видов топлива и их использованием в хозяйстве. Топливные балансы составляются, как правило, на основе единицы условного топлива ...

  2. Общая энергетика. Энергетические ресурсы земли и их использование

    Книга >> Промышленность, производство

    Зависят от их производительности, мощности блока и вида топлива . Наиболее распространены три вида топлива : уголь, природный... ресурсы органического топлива . И на это есть все основания. Россия располагает значительными запасами тепла земли , которые...

  3. Влияние транспорта на окружающую среду (2)

    Реферат >> Экология

    Растительного покрова с максимальными запасами органического вещества всюду, где это... , всех известных на Земле запасов нефти хватит человечеству... на нас. Поэтому требуется разработка различных альтернативных видов топлива , и видов транспорта и внедрение их

1. Природные источники углеводородов: газ, нефть, каменный уголь. Их переработка и практическое применение.

Основными природными источниками углеводородов являются нефть, природный и попутный нефтяной газы и каменный уголь.

Природный и попутный нефтяной газы.

Природный газ – смесь газов, основным компонентом которой является метан, остальное приходится на долю этана, пропана, Бутана, и небольшого количества примесей – азота, оксида углерода (IV), сероводорода и паров воды. 90% его расходуется в качестве топлива, остальные 10% используют как сырье для химической промышленности: получение водорода, этилена, ацетилена, сажи, различный пластмасс, медикаментов и др.

Попутный нефтяной газ – это тоже природный газ, но он встречается вместе с нефтью – находится над нефтью или растворен в ней под давлением. Попутный газ содержит 30 – 50% метана, остальная часть приходится на его гомологи: этан, пропан, бутан и другие углеводороды. Кроме того, в нем присутствуют те же примеси, что и в природном газе.

Три фракции попутного газа:

1. Газовый бензин; его добавляют к бензину для улучшения запуска двигателя;

2. Пропан-бутановая смесь; применяется как бытовое топливо;

3. Сухой газ; используют для получения ацителена, водорода, этилена и других веществ, из которых в свою очередь производят каучуки, пластмассы, спирты, органические кислоты и т.д.

Нефть.

Нефть – маслянистая жидкость от желтого или светло-бурого до черного цвета с характерным запахом. Она легче воды и в ней практически нерастворима. Нефть представляет собой смесь примерно 150 углеводородов с примесями других веществ, поэтому у нее нет определенной температуры кипения.

90% добываемой нефти используется как сырье для производства различных видов топлива и смазочных материалов. В то же время нефть – ценное сырье для химической промышленности.

Нефть, добываемую из земных недр, называю сырой. В сыром виде нефть не применяют, ее подвергают переработке. Сырую нефть очищают от газов, воды и механических примесей, а затем подвергают фракционной перегонке.

Перегонка – процесс разделения смесей на отдельные компоненты, или фракции, на основании различия их температур кипения.

При перегонке нефти выделяют несколько фракций нефтепродуктов:

1. Газовая фракция (tкип = 40°С) содержит нормальные и разветвленные алканы СН4 – С4Н10;

2. Бензиновая фракция (tкип = 40 - 200°С) содержит углеводороды С 5 Н 12 – С 11 Н 24 ; при повторной перегонке из смеси выделяют легкие нефтепродукты, кипящие в более низких интервалах температур: петролейный эфир, авиационный и автомобильный бензин;

3. Лигроиновая фракция (тяжелый бензин, tкип = 150 - 250°С), содеожит углеводороды состава С 8 Н 18 – С 14 Н 30 , применяют в качестве горючего для тракторов, тепловозов, грузовых автомобилей;



4. Керосиновая фракция (tкип = 180 - 300°С) включает углеводороды состава С 12 Н 26 - С 18 Н 38 ; ее используют в качестве горючего для реактивных самолетов, ракет;

5. Газойль (tкип = 270 - 350°С) используют как дизельное топливо и в больших масштабах подвергается крекингу.

После отгонки фракций остается темная вязкая жидкость – мазут. Из мазута выделяют соляровые масла, вазелин, парафин. Остаток от перегонки мазута – гудрон, его применяют при производстве материалов для дорожного строительства.

Вторичная переработка нефти основана на химических процессах:

1. Крекинг – расщепление крупных молекул углеводородов на более мелкие. Различают термический и каталитический крекинг, который более распространен в настоящее время.

2. Риформинг (ароматизация) - это превращение алканов и циклоалканов в ароматические соединения. Этот процесс осуществляют путем нагревания бензина при повышенном давлении в присутствии катализатора. Риформинг применяют для получения из бензиновых фракций ароматических углеводородов.

3. Пиролиз нефтепродуктов проводят нагреванием нефтепродуктов до температуры 650 - 800°С, основными продуктами реакции являются непредельные газообразные и ароматические углеводороды.

Нефть – сырье для производства не только топлива, но и многих органических веществ.

Каменный уголь.

Каменный уголь так же является источником энергии и ценным химическим сырьем. В состав каменного угля в основном органические вещества, а также вода, минеральные вещества, при сжигании образующие золу.

Одним из видов переработки каменного угля является коксование – это процесс нагревания угля до температуры 1000°С без доступа воздуха. Коксование угля проводят в коксовых печах. Кокс состоит из практически чистого углерода. Его используют в качестве восстановителя при доменом производстве чугуна на металлургических заводах.

Летучие вещества при конденсации каменноугльную смолу (содержит много различных органических веществ, из них большая часть – ароматические), аммиачную воду (содержит аммиак, соли аммония) и коксовый газ (содержит аммиак, бензол, водород, метан, оксид углерода (II), этилен, азот и другие вещества).

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

хорошую работу на сайт">

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Природный газ. Нефть. Каменный уголь

1. Природный газ

Природный газ - смесь газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ.

Основную часть природного газа составляет метан (CH 4) - от 92 до 98%. В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды - гомологи метана: этан (C 2 H 6), пропан (C 3 H 8), бутан (C 4 H 10). А также другие неуглеводородные вещества: водород (H 2), сероводород (H 2 S), диоксид углерода (СО 2), азот (N 2), гелий (Не).

Природный газ относится к полезным ископаемым. Часто является попутным газом при добыче нефти. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии - в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в черного золота или воде.

Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Газ всегда заполняет объём, ограниченный непроницаемыми для него стенками. Для облегчения возможности определения утечки газа, в него в небольшом количестве добавляют одоранты - вещества, имеющие резкий неприятный запах (гнилой капусты, прелого сена, тухлых яиц).

Применяется в виде природного газа метан используется в качестве топлива. Метан является исходным продуктом для получения метанола, уксусной кислоты, синтетических каучуков, синтетического бензина и многих других ценных продуктов.

2. Нефть

Нефть - это маслянистая жидкость темно-бурого или почти черного цвета с характерным запахом. Она легче воды, практически нерастворима в воде. В ее состав входит около 1000 веществ Наибольшую часть из них (80-90%) составляют углеводороды, то есть органические вещества, состоящие из атомов углерода и водорода. Нефть содержит порядка 500 углеводородных соединений - парафиновых (алканов), составляющих половину всех углеводородов нефти, нафтеновых (цикланов) и ароматических (бензол и его производные). Имеются в нефти и высокомолекулярные соединения в виде смол и асфальтовых веществ. Суммарное содержание углерода и водорода в нефти - около 97-98% (по весу), в том числе углерода 83-87% и водорода 11-14%.В незначительных количествах в нефтях встречаются ванадий, никель, железо, алюминий, медь, магний, барий, стронций, марганец, хром, кобальт, молибден, бор, мышьяк, калий и другие химические элементы.

Свойства нефти базируются на ее легком воспламенении. Причем, вспышка может произойти уже при +35 о, именно поэтому резервуары для хранения нефти делаются таким образом, чтобы случайное повышение температуры не повлекло за собой возгорания нефтепродуктов. Если же состав более разряжен, и растворенные в нефти газы имеют другие пропорции, то температура воспламенения может быть выше 100 о по Цельсию.

В органических растворителях позволяют жидкости растворяться. В воде, напротив, нефть не растворима, но образовать с водой стойкую эмульсию нефть сможет. Поэтому, чтобы отделить воду от нефти, в промышленности производят обессоливание и обезвоживание. Сырую нефть практически не применяют. Ее подвергают очистке и переработке. Бывает первичная и вторичная переработка нефти.

Первичная переработка нефти - это перегонка, в результате которой нефтепродукты разделяются на составные части (их называют фракциями): сжиженный газ; бензины (автомобильный и авиационный), реактивное топливо, керосин, дизельное топливо (солярка), мазут. Первые пять видов нефтепродуктов являются топливом. А мазут перерабатывают для получения: парафина, битума, жидкого котельного топлива, масел.

При смешивании битума с минеральными веществами получается асфальт (асфальтобетон), используемый в качестве дорожного покрытия. Жидкое котельное топливо используют для обогрева домов.

Из нефти выпускают широкий ассортимент смазочных материалов: смазочное масло; электроизоляционное масло; гидравлическое масло; пластичную смазку; мазочно-охлаждающую жидкость; вазелин. Масла, получаемые из нефти, идут на приготовление мазей и кремов. Оставшийся после перегонки нефти концентрат называется гудроном. Он идет на дорожные и строительные покрытия.

Вторичная переработка нефти включает в себя изменение структуры ее компонентов - углеводородов. Она дает сырье, из которого получают: синтетические каучуки и резины; синтетические ткани; пластмассы; полимерные пленки (полиэтилен, полипропилен); моющие средства; растворители, краски и лаки; красители; удобрения; ядохимикаты; воск; и многое другое. Даже отходы переработки нефти имеют практическую ценность. Из отходов перегонки нефти производится кокс. Его используют в производстве электродов и в металлургии. А сера, которую извлекают из нефти в процессе переработки, идет на производство серной кислоты.

газ уголь топливо нефть

3. Каменный уголь

Каменный уголь - это осадочная порода, представляющая собой продукт глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений). Большинство залежей каменного угля было образовано в палеозое, преимущественно в каменноугольном периоде, примерно 300-350 миллионов лет тому назад.

По химическому составу каменный уголь представляет собой смесь высокомолекулярных ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей. Таковые примеси при сжигании угля образуют золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.

Каменный уголь используется в качестве топлива, как в быту, так и в промышленности. Он был первым ископаемым материалом, который люди стали использовать как топливо. Именно уголь позволил совершить промышленную революцию. В XIX веке много угля использовалось для транспорта. В 1960 году уголь давал около половины мирового производства энергии. Однако к 1970 году его доля упала до одной трети: уголь в качестве топлива потеснили другие источники энергии, в частности, нефть и газ.

Однако этим применение угля не ограничивается. Каменный уголь - это ценное сырье для химической и металлургической промышленности.

В угольной промышленности используется коксование угля. Коксохимические заводы потребляют до 1/4 от добываемого угля. Коксование - это процесс переработки каменного угля нагреванием до 950-1050°С без доступа кислорода. При разложении угля образуются твёрдый продукт - кокс и летучие продукты - коксовый газ.

Кокс составляет 75-78% от массы угля. Он используется в металлургической промышленности для выплавки чугуна, а также как топливо.

Коксовый газ составляет 25% от массы перерабатываемого угля. Летучие продукты, которые образуются при коксовании угля, конденсируют водяным паром, в результате чего выделяют каменноугольную смолу и надсмольную воду.

Каменноугольная смола составляет 3-4% от массы угля и является сложной смесью органических веществ. В настоящее время ученые идентифицировали только 60% компонентов смолы, а это более 500 веществ! Из смолы получают нафталин, антрацен, фенантрен, фенолы и каменноугольные масла.

Из надсмольной воды (она составляет 9-12% от массы угля) отгонкой с паром выделяют аммиак, фенолы, пиридиновые основания. Из непредельных соединений, содержащихся в сыром бензоле, получают кумароновые смолы, использующиеся для производства лаков, красок, линолеума и в резиновой промышленности.

Из каменного угля получают искусственный графит.

Каменный уголь используется также в качестве неорганического сырья. Из каменного угля при переработке в промышленных масштабах извлекают такие редкие металлы, как ванадий, германий, галлий, молибден, цинк, свинец, а также серу.

Зола от сжигания углей, отходы добычи и переработки используются в производстве стройматериалов, керамики, огнеупорного сырья, глинозема, абразивов.

В общей сложности, путем переработки каменного угля можно получить более 400 различных продуктов, стоимость которых в 20-25 раз выше стоимости самого угля, а побочные продукты, получаемые на коксохимических заводах, превосходят стоимость самого кокса.

Кстати…

Уголь - это далеко не самое лучшее топливо. Он имеет большой недостаток: от его сжигания образуется очень много выбросов, как газообразных, так и твердых (зола), загрязняющих окружающую среду. В большинстве развитых стран действуют жёсткие требования по уровню выбросов, допустимых при сжигании угля. Снижения выбросов добиваются путем использования различных фильтров.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

    Стадии производства энергии. Виды газообразного топлива. Нефть как природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводородов и некоторых других органических соединений. Ископаемое, растительное и искусственное твердое топливо.

    курсовая работа , добавлен 24.09.2012

    Понятие и история происхождения сланцевого газа, его главные физические и химические свойства. Способы добычи, используемое оборудование и материалы, оценка степени влияние на экологию. Перспективы применения данного типа газа в будущем в энергетике.

    контрольная работа , добавлен 11.12.2014

    Состав газового комплекса страны. Место Российской Федерации в мировых запасах природного газа. Перспективы развития газового комплекса государства по программе "Энергетическая стратегия до 2020 г". Проблемы газификации и использование попутного газа.

    курсовая работа , добавлен 14.03.2015

    Добыча каменного угля и его классификация. Перспективы угольной промышленности. Расчет основных характеристик солнечных установок. Влияние климатических условий на выбор режима работы солнечной установки. Классификация систем солнечного теплоснабжения.

    контрольная работа , добавлен 26.04.2012

    Понятие и назначение теплового расчета котельного агрегата, его методы, последовательность действий и объем. Краткое описание котельного агрегата Е-420-13,8-560 (ТП-81), его структура и основные компоненты, технические данные и принципиальная схема.

    курсовая работа , добавлен 28.03.2010

    Ветроэнергетика, солнечная энергетика и гелиоэнергетика как альтернативные источники энергии. Нефть, уголь и газ как основные источники энергии. Жизненный цикл биотоплива, его влияние на состояние природной среды. Альтернативная история острова Самсо.

    презентация , добавлен 15.09.2013

    История нефтедобывающего предприятия "Сургут-нефтегаз". Методы добычи нефти и газа. Технические мероприятия для воздействия на призабойную зону пласта. Состав оборудования и способы бурения. Виды подземного ремонта скважин. Повышение нефтеотдачи пластов.

    отчет по практике , добавлен 26.04.2015

    Понятие и особенности газонапорного режима, когда основной энергией, продвигающей нефть, является напор газа газовой шапки. Обзор принципов разработки нефтяной залежи при природном газонапорном режиме. Причины и законы изменения пластового давления.

    презентация , добавлен 24.02.2016

    Описание реконструкции котла КВ-ГМ-50 для сжигания угля. Выполнение теплового расчета котельной установки и вентиляции котельного зала. Краткая характеристика топлива. Определение количества воздуха, продуктов сгорания и их парциальных давлений.

    дипломная работа , добавлен 20.05.2014

    Основные проблемы энергетического сектора Республики Беларусь. Создание системы экономических стимулов и институциональной среды для обеспечения энергосбережения. Строительство терминала по разжижению природного газа. Использование сланцевого газа.



Похожие статьи