# data[].attributes.headline
Разгадай ребус

# data[].attributes.subject
Разгадай ребус

# data[].attributes.body
Узнай и расскажи о происхождении и использовании

# data[].attributes.headline
Разгадай ребус

# data[].attributes.subject
Разгадай ребус

# data[].attributes.body
Узнай и расскажи о происхождении и использовании

# data[].attributes.headline
Разгадай ребус

# data[].attributes.subject
Разгадай ребус

# data[].attributes.body
Узнай и расскажи о происхождении и использовании

# data[].attributes.headline
Разгадай ребус

# data[].attributes.subject
Разгадай ребус

# data[].attributes.body
Узнай и расскажи о происхождении и использовании

# data[].attributes.headline
Происхождение торфа

# data[].attributes.subject
Происхождение торфа

# data[].attributes.body
Образован скоплением остатком мхов, подвергшихся неполному разложению в условиях болот. Для болота характерно отложение на поверхности почвы неполно разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф.

# data[].attributes.headline
Используется компклексно как топливо,удобрение,теплоизоляционный материал и в других целях

# data[].attributes.subject
Используется компклексно как топливо,удобрение,теплоизоляционный материал и в других целях

# data[].attributes.body
Пузь, Пилипенко,Сыткова.

# data[].attributes.headline
©Граница©Галузин

# data[].attributes.body
©Граница
©Галузинский
©Булыгина
©Константинова

# data[].attributes.headline
В настоящее время природный газ широко используется в топливно-энергетической и химической промышленности.Природный газ широко применяется в качестве дешевого горючего в жилых частных и многоквартирных домах для отопления, подогрева воды и приготовления пищи. Его используют как топливо для машин, котельных, ТЭЦ. Это один из лучших видов топлива для бытовых и промышленных нужд. Ценность природного газа как горючего состоит еще и в том, что это экологически чистое минеральное топливо. При его сгорании образуется гораздо меньше вредных веществ по сравнению с другими видами топлива. Поэтому природный газ является одним из главных источников энергии в человеческой деятельности.В химической промышленности природный газ используется как сырьё для получения различных органических веществ, например, пластмасс, каучука, спирта, органических кислот. Именно использование природного газа помогло синтезировать многие химические вещества, не существующие в природе, например, полиэтилен.Сначала люди не догадывались о полезных свойствах газа. При добыче нефти он зачастую является попутным газом. Такой попутный газ раньше просто сжигали прямо на месте добычи. В те времена перевозить и продавать природный газ было невыгодно, но со временем были разработаны эффективные методы транспортировки природного газа до потребителя, главный из которых - трубопроводный. При этом способе газ из скважин, предварительно очищенный, поступает в трубы под огромным давлением - 75 атмосфер. Кроме этого используется способ транспортировки сжиженного газа в специальных танкерах - газовозах. Сжиженный газ более безопасен при перевозке и хранении, чем сжатый.А сжигание природного газа в ряде государств запрещено законов

# data[].attributes.subject
В настоящее время природный газ широко используется в топливно-энергетической и химической промышленности.Природный газ широко применяется в качестве дешевого горючего в жилых частных и многоквартирных домах для отопления, подогрева воды и приготовления пищи. Его используют как топливо для машин, котельных, ТЭЦ. Это один из лучших видов топлива для бытовых и промышленных нужд. Ценность природного газа как горючего состоит еще и в том, что это экологически чистое минеральное топливо. При его сгорании образуется гораздо меньше вредных веществ по сравнению с другими видами топлива. Поэтому природный газ является одним из главных источников энергии в человеческой деятельности.В химической промышленности природный газ используется как сырьё для получения различных органических веществ, например, пластмасс, каучука, спирта, органических кислот. Именно использование природного газа помогло синтезировать многие химические вещества, не существующие в природе, например, полиэтилен.Сначала люди не догадывались о полезных свойствах газа. При добыче нефти он зачастую является попутным газом. Такой попутный газ раньше просто сжигали прямо на месте добычи. В те времена перевозить и продавать природный газ было невыгодно, но со временем были разработаны эффективные методы транспортировки природного газа до потребителя, главный из которых - трубопроводный. При этом способе газ из скважин, предварительно очищенный, поступает в трубы под огромным давлением - 75 атмосфер. Кроме этого используется способ транспортировки сжиженного газа в специальных танкерах - газовозах. Сжиженный газ более безопасен при перевозке и хранении, чем сжатый.А сжигание природного газа в ряде государств запрещено законов

# data[].attributes.headline
Что такое природный газПриродный газ — смесь углеводородов, предмет религиозного культа, спора ученых и важнейший сырьевой ресурс. Он невидим и не имеет запаха. В России его больше, чем где-либо в мире.Из чего состоит природный газОснову природного газа составляет метан (CH4) — простейший углеводород (органическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода). Обычно в его состав также входят более тяжелые углеводороды, гомологи метана: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10) и некоторые неуглеводородные примеси.Природный газ может существовать в виде газовых залежей, находящихся в пластах некоторых горных пород, в виде газовых шапок (над нефтью), а также в растворенном или кристаллическом виде.Запах газаЧто интересно, ни один из названных газов не имеет ни цвета, ни запаха. Характерный неприятный запах, с которым в быту сталкивался практически каждый человек, придается газу искусственно и называется одорацией. В качестве одорантов, то есть неприятно пахнущих веществ, обычно используют серосодержащие соединения. Человек может уловить запах одного из самых распространенных одорантов — этантиола — даже если одна часть этого вещества придется на 50 миллионов частей воздуха. Именно благодаря одорации можно легко устанавливать утечки газа.

# data[].attributes.subject
Что такое природный газПриродный газ — смесь углеводородов, предмет религиозного культа, спора ученых и важнейший сырьевой ресурс. Он невидим и не имеет запаха. В России его больше, чем где-либо в мире.Из чего состоит природный газОснову природного газа составляет метан (CH4) — простейший углеводород (органическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода). Обычно в его состав также входят более тяжелые углеводороды, гомологи метана: этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10) и некоторые неуглеводородные примеси.Природный газ может существовать в виде газовых залежей, находящихся в пластах некоторых горных пород, в виде газовых шапок (над нефтью), а также в растворенном или кристаллическом виде.Запах газаЧто интересно, ни один из названных газов не имеет ни цвета, ни запаха. Характерный неприятный запах, с которым в быту сталкивался практически каждый человек, придается газу искусственно и называется одорацией. В качестве одорантов, то есть неприятно пахнущих веществ, обычно используют серосодержащие соединения. Человек может уловить запах одного из самых распространенных одорантов — этантиола — даже если одна часть этого вещества придется на 50 миллионов частей воздуха. Именно благодаря одорации можно легко устанавливать утечки газа.

# data[].attributes.headline
Спор ученых<

# data[].attributes.body
Спор ученых

Относительно происхождения природного газа (как, впрочем, и нефти) среди ученых до сих пор не существует единого мнения. Две основные концепции — биогенная и минеральная — утверждают разные причины образования углеводородных полезных ископаемых в недрах Земли.

Минеральная теория

Образование полезных ископаемых в пластах горных пород — часть процесса дегазации Земли. Из-за внутренней динамики Земли углеводороды, находящиеся на больших глубинах, поднимаются в зону наименьшего давления, образуя в результате газовые и нефтяные залежи.

Биогенная теория

Живые организмы, погибшие и опустившиеся на дно водоемов, разлагались в безвоздушном пространстве. Опускаясь все глубже из-за геологических движений, остатки разложившейся органики превратились под воздействием термобарических факторов (температуры и давления) в углеводородные полезные ископаемые, в том числе — в природный газ.

# data[].attributes.body
Ушакова
Шпак
Беликов

# data[].attributes.headline
Сивакова ,Михалкин , Черепанов.

# data[].attributes.subject
Сивакова ,Михалкин , Черепанов.

# data[].attributes.headline
Нефть это не только топливо , но ещё и материал для создания огромного количества предметов  , также она является источником. Углеводорода

# data[].attributes.subject
Нефть это не только топливо , но ещё и материал для создания огромного количества предметов  , также она является источником. Углеводорода

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
наука и техника

# data[].attributes.attachment_link.keywords[]
добыча углеводородов

# data[].attributes.attachment_link.title
Теории происхождения углеводородов Часть 1

# data[].attributes.attachment_link.description
Никакой политики. Только НАУКА и ТЕХНОЛОГИИ.

# data[].attributes.headline
Домашнее заданее

# data[].attributes.subject
Домашнее заданее

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
8.2.3. Химический состав и физические свойства газа

Природные газы - это газы, содержащиеся в недрах Земли, а также газы земной атмосферы. Они частично растворены в подземных и наземных водах и нефтях, сорбированы углями и некоторыми глинистыми породами. Природные газы выделяются из недр Земли при вулканической деятельности по тектоническим трещинам, связанным с газоносными пластами, выносятся минеральными источниками. Их можно подразделить на газы биохимические, вулканические, метаморфические, воздушного и химического происхождения, газы радиоактивных и термоядерных процессов.

Биохимические газы - продукты жизнедеятельности бактерий. Они возникают при превращениях органических веществ, восстановлении сульфатов или других минеральных солей. В результате таких процессов могут образовываться СН 4, С 2 Н 6, Н 2, Н 2 S, СО 2, N 2.

Вулканические газы выделяются из недр Земли при извержениях. Они растворены в расплавленной магме, а также образуются в процессе действия паров воды при высоких температурах на вещества магмы и контактных с магмой пород.

Метаморфические газы образуются при превращениях ископаемых углей и других горных пород под действием теплоты и давления; содержат СН 4, СО 2, Н 2, различные углеводороды, Н 2 S, СО и др.

Воздушные газы - газы атмосферы и газы, находящиеся в недрах Земли. Сухой атмосферный воздух у поверхности Земли состоит из N 2 (78,09 об. %), O 2 (20,95 об. %), а также небольших количеств Ar, CO 2, Ne, He, Kr, H 2, N 2 O. Важным источником газов атмосферы служат вулканические извержения, процессы "дыхания Земли" (микрогазовые выделения), радиоактивный распад и др. Наиболее легкие газы (например гелий) не накапливаются в атмосфере. и уходят в мировое пространство. Промышленная деятельность человека также оказывает влияние на состав атмосферы. Газы, находящиеся в недрах Земли, состоят из N 2 и инертных газов; свободный кислород в них отсутствует.

Газы химического происхождения возни 3 кают при химическом взаимодействии между газообразными веществами, водными растворами и горными породами как при нормальных условиях, так и при повышенных температурах и давлениях, наблюдающихся на разных глубинах земной коры. При этом могут образовываться Н 2, СО, СО 2, H 2 S, N 2, а также СН 4 и другие углеводороды.

В результате радиоактивных процессов и термоядерных реакций образуются гелий, аргон, ксенон и другие газы.

К природным газам относятся также горючие газы, скопляющиеся в породах-коллекторах в виде самостоятельных газовых залежей или же сопутствующие нефтяным залежам, и горючие газы, заключенные в угольных пластах.

Происхождение природных горючих газов обусловлено биохимическим разложением органического вещества и дальнейшим метаморфизмом последнего под воздействием геохимических факторов. Кроме того, горючие газы образуются при взаимодействии паров воды с карбидами металлов, а также СО и Н 2.

Наибольшее значение имеет природный газ из газоносных пластов - одно из основных горючих ископаемых, занимающее ключевые позиции в топливно-энергетических балансах многих государств, важное сырье для химической промышленности. Более чем на 90% он состоит из углеводородов, главным образом метана СН 4. Содержит и более тяжелые углеводороды - этан, пропан, бутан, а также меркаптаны и сероводород (обычно эти примеси вредны), азот и углекислый газ (они в принципе бесполезны, но и не вредны), пары воды, полезные примеси гелия и других инертных газов.

В ископаемом природном газе содержатся углеводороды с низкой молекулярной массой. Он имеет приблизительно такой состав (по объему): 80-98% метана, 2-3% его ближайших гомологов - этана, пропана, бутана и небольшое количество примесей - сероводорода, азота, благородных газов, оксида углерода (IV) и водяного пара. В табл. 8.4 показан примерный состав газовых залежей разных месторождений.

Основным газом самостоятельных газовых залежей и угольных пластов является метан. В газах, сопутствующих нефти, кроме метана, содержатся значительные количества его гомологов.

Теплота сгорания сухого природного газа 33,52-35,61 МДж/м 3 (8000-8500 ккал/м 3). В табл. 8.5 приведены плотность и теплота сгорания газов, которые входят в состав газообразного топлива.

По способу добычи природные горючие газы разделяются на собственно природные газы, добываемые из чисто газовых месторождений, практически не содержащих нефти; попутные газы, растворенные в нефти и добываемые вместе с нею, и газы газоконденсатных месторождений, находящиеся в пластах под давлением и содержащие (в результате так называемого "обратного" испарения) керосиновые, а иногда и соляровые фракции нефти. Собственно природные газы и газы газоконденсатных месторождений выходят на поверхность Земли под значительным давлением (50-100 aт); попутные газы выделяются из нефти в сепараторах под небольшим избыточным давлением либо при разрежении. Природные и попутные газы в основном состоят из алканов, незначительного количества цикланов и ароматических углеводородов, небольших количеств азота и аргона, а также содержат следы гелия и водорода. Кроме того, иногда в газах содержатся Н 2 S, меркаптаны и СО 2. По составу природные горючие газы иногда разделяют на сухие и жирные. К жирным относятся газы, содержащие 50-100 (и больше) г/м 3 углеводородов от С 3 и выше. Собственно природные газы обычно относятся к сухим газам, попутные и газоконденсатные - к жирным.

Почти все природные горючие газы совсем не имеют запаха или имеют весьма слабый запах, по которому их сложно распознать. Вследствие этого трудно своевременно обнаружить присутствие газа в помещениях и принять меры по предотвращению накопления газа, избежав пожаров, взрывов и отравлений.

Для того, чтобы можно было своевременно обнаружить газ, не имеющий собственного специфического запаха, ему искусственно придают запах, т.е. одоризируют. Вещества, применяемые для искусственной одоризации газа, называются одорантами, а аппараты, в которых происходит одоризация, - одоризаторами.

Таблица 8.4 Состав газовых залежей разных месторождений, об. %

Применяемые для одоризации газа вещества должны отвечать ряду требований, основные из которых следующие:

запах одоранта должен быть резким и специфическим, то есть отличаться от иных запахов жилых и других помещений;

одоранты и продукты их сгорания должны быть физиологически безвредными и не действовать на газопроводы, приборы и обстановку помещений;

одорант должен быть недефицитным.

В качестве одорантов наибольшее распространение получили органические сернистые соединения (меркаптаны, сульфиды и дисульфиды), применяемые как в виде индивидуальных химических веществ (например этилмеркаптан), так и в виде технических промышленных продуктов, содержащих указанные сернистые органические соединения (колодорант, пенталарм, каптан и др.).

Норма удельного расхода применяемого одоранта зависит как от его природы, так и от состава и свойств одорируемого газа, а также от климатических условий.

Характерной особенностью состава нефтяных попутных газов является наличие в них, кроме метана, также этана, пропана, бутанов и паров более тяжелых углеводородов. Во многих из них присутствуют сероводород и негорючие компоненты: азот, углекислый газ, а также редкие газы - Не, Аr. Последние содержатся в количествах, редко представляющих промышленный интерес. В газах месторождений Апшеронского полуострова, грозненских, сахалинских, Небит-дага их около 10 - 3 %. Значительные количества Не находятся в нефтяных попутных газах некоторых месторождений США: Харлей (штат Юта) - 7,16%; Клитсайд (штат Техас) - до 2%.

Нефть и газ скапливаются в таких участках земной коры ("ловушках"), где физические и геологические условия благоприятствуют их длительному сохранению.

Таблица 8.5. Характеристика газов, которые входят в состав газообразного топлива

Любой газ обладает способностью в той или иной степени растворяться в жидкости. На количество растворенного газа влияют его свойства, природа жидкости и внешние условия (давление, температура).

Образовавшиеся одновременно с нефтью и залегающие вместе с ней углеводородные газы находятся в растворенном виде, образуя нефтегазовые пласты. Так как температура в залежи нефти изменяется мало, то количество растворенных в нефти газов зависит в основном от их свойств и давления в пласте.

Растворимость газообразных углеводородов в нефти повышается с увеличением молекулярной массы газа. Различная растворимость углеводородных газов приводит к тому, что в естественных условиях, когда нефть и газ заключены в одном подземном резервуаре, газы объединяются за счет почти полного растворения в нефти при высоких давлениях более тяжелых углеводородов. Поэтому в подземном резервуаре, в котором нефть залегает вместе с газом, часть углеводородных газов (более тяжелых) будет находиться в растворенном виде, а часть (главным образом более легкая: метан, этан) будет располагаться над нефтью, образуя так называемую газовую шапку. При вскрытии пласта путем бурения скважины вначале начнет фонтанировать газ газовой шапки, а затем уже вследствие падения давления будет выделяться газ из раствора (нефти). Сначала появятся газы, обладающие наименьшей растворимостью, а при значительном снижении давления начнут выделяться газы с максимальной растворимостью.

Некоторая часть этих газов выделяется из нефти только после выхода ее на поверхность. Газовая шапка является составной частью нефтяной залежи, которая эксплуатируется с учетом максимального использования пластовой энергии газа (его давления) для фонтанной добычи нефти. Иными словами, газовые шапки газонефтяных месторождений не являются самостоятельными объектами добычи газа.

Количество газа в кубических метрах, приходящееся на 1 т добываемой нефти, называют газовым фактором. Газовый фактор для различных месторождений неодинаков и зависит от природы месторождения, режима его эксплуатации и может изменяться от 1-2 м 3 до нескольких тысяч м 3 на тонну добываемой нефти. Обычно газа содержится 200-400 м 3 в 1 т нефти. Состав нефтяных попутных газов зависит от природы нефти, в которой они заключены, а также от принятой схемы отделения газа от нефти при выходе их из скважины. Состав попутных газов некоторых нефтегазовых месторождений показан в табл. 8.6.

Состав нефтяных попутных газов, выделяющихся из нефти в процессе ее добычи, значительно отличается от состава свободных газов, добываемых из газоносных пластов того же месторождения. Влиянием растворимости тяжелых углеводородов могут быть объяснены часто наблюдаемые расхождения в составе образцов газов, получаемых из одной и той же нефтяной скважины. Состав газов сильно зависит oт условий отбора пробы, давления, под которым находится газ в скважине, соотношения в пробе свободного гaзa из залежи и газа, выделившегося из нефти при ее подъеме в скважине. В связи с этим содержание и состав тяжелых углеводородов в газах, отобранных на одной и той же площади, показывают значительные колебания. Это относится и к таким хорошо растворимым газам, как H 2 S и СО 2.

Большая часть нефтяных попутных газов относится к так называемым "жирным" газам, содержащим, кроме метана, тяжелые углеводороды (пропан, бутан и т. д.) в количестве 50 г/м 3 и выше. Газы, состоящие преимущественно из метана и содержащие до 50 г/м 3 тяжелых углеводородов, называют "сухими", или "тощими". Это в основном газы чисто газовых месторождений; содержание метана в них может составлять 90-98%. При переработке жирные газы прежде всего подвергаются так называемому "отбензиниванию" (удалению бензина), в результате которого из них выделяются углеводороды, входящие в состав бензина. Полученный при данном процессе бензин называется газовым. После отбензинивания нефтяные попутные газы состоят преимущественно из метана, а также небольших количеств этана, npопана и бутана.

Нефтяные попутные газы используют в качестве топлива и химического сырья. Энергетическое использование нефтяных, попутных газов связано с их высокой теплотворной способностью, которая колеблется от 9300 до 14000 ккал на 1 м 3 углеводородной части газа. При электрокрекинге из метана образуется ацетилен; при конверсии метана перегретым водяным паром или СО 2 в присутствии катализаторов - смесь СО и Н 2, применяющаяся во многих органических синтезах. Этан и пропан нефтяных попутных газов могут служить источником получения ацетилена, бутилена, ацетальдегида, других кислородсодержащих соединений. Бутан может быть использован для получения дивинила, бутиловых спиртов, метилэтилкетона и других соединений.

Таблица 8.6. Состав попутных газов, об. %

Газы нефтепереработки - газы, выделяющиеся при перегонке нефти или образующиеся при крекинге, пиролизе, коксовании, деструктивной гидрогенезации и других процессах ее переработки. При перегонке нефти состав углеводородов не изменяется, происходит лишь процесс термического разделения ее на отдельные фракции: бензиновую, керосиновую, газойлевую и т. д. Соотношение различных углеводородов в газах прямой перегонки нефти сильно зависит от природы взятого сырья.

Газы нефтепереработки содержат от 12 до 51% непредельных углеводородов. В газах жидкофазного крекинга содержание метана снижается до 40-50%, в газах парофазного крекинга - до 30% и в газах каталитического крекинга - до 10%. Газы каталитического и термического жидкофазного крекинга по общему содержанию предельных углеводородов близки между собой, но резко отличаются по составу компонентов. Количество непредельных газов этих двух процессов практически одинаково, по составу компонентов они близки.

Газы угольных пластов извлекаются при разработке угольных месторождений с целью предотвращения их выделения в горные выработки. В последние годы становится все более очевидной объективная необходимость извлечения и использования метана угольных месторождений в качестве энергоносителя для промышленных и коммунальных нужд.

Основными источниками производства сжиженных углеводородных газов являются попутные газы, газы стабилизации нефти, жирные природные газы газоконденсатных месторождений и газы нефтепереработки.

Количество сжиженных газов, полученных из одной тонны нефти, зависит от технологической схемы нефтепереработки.

В практике сжиженными углеводородными газами называют углеводороды, которые в чистом виде или в виде смесей при небольшом повышении давления и температуре окружающей среды переходят в жидкое состояние. К таким углеводородам относятся пропан С 3 Н 8, бутан С 4 Н 10 (изобутан и н-бутан), пропилен С 3 Н 6, бутилен С 4 Н 8. Иногда газы называют "жидкими".

Пропан СН 3 СН 2 СН 3 - это бесцветный, горючий, не имеющий запаха газ с молекулярным весом 44,068. Температура плавления пропана составляет 187,69°С, температура кипения - 42,07°С, температура воспламенения - 465°С; пределы взрываемости в смеси с воздухом 2,1 - 9,5 об. %, теплота сгорания газа до жидкой воды и СО 2 - 120,34 ккал/кг (25°С); Δ Н° 293 - 24,820 ккал/моль (25°С), теплоемкость С р о - 17,57 кал/град·моль. Пропан содержится в природных газах, в попутных газах нефтедобычи и нефтепереработки, например в газах каталитического крекинга, в коксовых газах, газах синтеза углеводородов из СО и Н 2 по Фишеру-Тропшу. Из промышленных газов пропан выделяют ректификацией под давлением, низкотемпературной абсорбцией в растворителях под давлением, адсорбцией активным углем, молекулярными ситами.

Пропан нашел применение в качестве растворителя для депарафинизации и деасфальтирования нефтепродуктов, в процессах полимеризации виниловых эфиров и для экстракции жиров. Пропан применяют также для получения сажи; совместно с кислородом для резки металла. В смеси с бутаном в баллонах пропан широко используется как бытовой газ и как бездымное горючее для автомобилей.

Бутаны - газообразные насыщенные углеводороды С 4 Н 10, без цвета и запаха, молекулярный вес 58,52. Известны 2 изомера: н бутан СН 3 (СН 2)СН 3 и изобутан (СН 3) 2 СНСН 3. Бутаны содержатся в нефтяных газах, в природном газе и газах нефтепереработки.

Теплота плавления н-бутана - (-138,4°С), а изобутана - (-159,6°С). Теплота испарения нбутана - 5035 ккал/молъ (25°С); а теплота сгорания - 635,05 ккал/моль (р = const, 25°С).

В последнее время стали сжижать метан, этан и этилен. Их сжижение, хранение и транспортировка осуществляются обычно под давлением, близким к атмосферному, но при отрицательных температурах (от - 161 до - 90°С).

Переход сжиженных углеводородных газов в газообразное или жидкое состояние зависит от давления, температуры, объема и состава. Сжиженный пропан может быть использован в температурном интервале от -35 до +45°С, а бутан в условиях с естественным испарением не может применяться при температуре ниже 0°С.

При работе со сжиженными нефтяными газами надо учитывать следующее:

пары сжиженного газа тяжелее воздуха;

смесь паров сжиженных углеводородных газов с воздухом взрывоопасна. Пределы взрываемости для пропана: нижний - 2%, верхний - 9,5%, для бутана: нижний - 1,8% и верхний - 8,5%. Если содержание паров пропана или бутана в воздухе выше верхнего предела, то при поднесении открытого пламени газовоздушная смесь загорается, газ

сгорает и, подходя к верхнему пределу, взрывается;

при хранении сжиженных углеводородных газов в открытых сосудах газ испаряется, образуя с воздухом взрывоопасную смесь даже при условии, что температура воздуха несколько ниже температуры кипения жидкости;

водяные пары в газовоздушной смеси снижают возможность ее зажигания;

давление насыщенных паров сжиженного газа значительно выше давления паров бензина;

при условии отбора паров сжиженного газа из емкости температура снижается, уменьшается также давление паров в ней; ускоренный отбор жидкости не снижает давление в емкости;

при повышении наружной температуры жидкость значительно расширяется, поэтому емкости хранилищ, баллонов не следует заполнять полностью. Необходимо обязательно контролировать, чтобы степень наполнения не превысила норму;

при контакте со сжиженными газами во время их откачки или закачки в сосуды вследствие ускоренной абсорбции тепла жидкостью при ее испарении возможно обморожение рук или других частей тела.

Быстрый рост производства и потребления сжиженных газов обусловлен их свойствами. При сравнительно небольшом давлении они переходят в жидкое состояние, что обуславливает экономичность их транспортировки. Их можно транспортировать в железнодорожных и автоцистернах, в танкерах, в баллонах. При больших объемах перевозки иногда оказывается выгоднее транспортировать их по трубопроводам. В жидком состоянии пропан уменьшает свой объем в 290 раз, бутан - в 222 раза. Высокая эффективность сгорания сжиженных газов определяется теплотой сгорания компонентов (высшая теплота сгорания пропана - 100 МДж/м 3, бутана - 134 МДж/м 3) и чистотой пламени сгорания. По сравнению с природным газом сжиженные газы имеют теплоту сгорания почти в 3 раза большую, а по сравнению с искусственным газом - в 6 раз большую. КПД бытовых приборов, работающих на сжиженном газе, значительно выше, чем КПД приборов, работающих на твердом и жидком топливе. Отсутствие серы в сжиженных газах обуславливает резкое снижение содержания вредных примесей в воздухе при сгорании газа и улучшает условия труда обслуживающего персонала.

В настоящее время газ является одним из основных видов топлива и химического сырья для ряда важнейших отраслей промышленности. Применение газа приводит к улучшению качества выпускаемой продукции, росту производительности труда, снижению себестоимости, повышению культуры производства, облегчению условий труда. Большие выгоды и удобства от использования газа на бытовые нужды получает население. За последние годы резко увеличилось применение сжиженных углеводородных газов для отопления бытовых и коммунальных помещений, сушки, резки и сварки металлов, в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, автомобилей, тракторов, автопогрузчиков и легковых автомашин. Огромное значение имеет использование газов в сельском хозяйстве для сушки зерна, табака, травы и др.

# data[].attributes.attachment_link.title
8.2.3. Химический состав и физические свойства газа - Энергетика: история, настоящее и будущее

# data[].attributes.attachment_link.description
Природные газы - это газы, содержащиеся в недрах Земли, а также газы земной атмосферы. Они частично растворены в подземных и наземных водах и нефтях, сорбированы углями и некоторыми глинистыми породами. Природные газы выделяются из недр Земли при вулканической деятельности по тектоническим трещинам, связанным с газоносными пластами, выносятся минеральными источниками.

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
8.2.4. Метан угольных пластов

Метан угольных пластов, или, как его еще называют, шахтный метан, на протяжении сотен лет добычи угля рассматривался

исключительно как "враг" шахтеров, источник взрывов и внезапных выбросов угля и породы в шахтах. На борьбу с ним с целью обеспечения безопасности горных работ и увеличения производительности труда шахтеров затрачивались (и затрачиваются) значительные материально-технические, энергетические и трудовые ресурсы. Метан относится к парниковым газам, он непрерывно выделяется в процессе метаморфизма углей, а также в ходе их добычи и переработки. Интенсивность поглощения длинноволнового излучения Земли метаном в 21 раз выше, чем углекислым газом. Оценка показывает, что при среднем содержании метана в донецких углях 15 м 3 /т и сложившемся в Украине среднегодовом уровне добычи угля (80 млн. т) количество выделяющегося при его добыче, транспортировке и извлечении метана (1,2 млрд. м 3) по вкладу в парниковый эффект эквивалентно сжиганию 9 млрд. м 3 природного газа.

В качестве попутного полезного ископаемого шахтный метан используется в течение более 40 лет, в основном для удовлетворения энергетических потребностей шахт. Как самостоятельный энергетический ресурс метан угольных пластов начал рассматриваться энергетиками с 70-х годов прошлого столетия. Таким образом, проблема дегазации угольных полей имеет три аспекта: обеспечение безопасности проведения горных работ, добыча метана как энергоносителя, снижение выбросов метана в атмосферу.

Таблица 8.7 Запасы метана угольных пластов в основных угледобывающих странах мира

Ввиду отсутствия единых надежных методик определения запасов шахтного метана данные об его запасах сильно отличаются. Их величина в основных угледобывающих странах мира по одному из источников приведена в табл. 8.7.

Ресурсы шахтного метана в Украине по различным источникам отличаются от приведенных в табл. 8.7. По данным бывшего Государственного комитета Украины по геологии, ресурсы метана, рассчитанные по шахтным полям и участкам, подлежащим дегазации, т.е. содержащим более 10 м 3 метана на 1 т горной массы, составляют 1083 млрд. м 3, в том числе в рабочих угольных пластах 562 млрд. м 3, в нерабочих - 521 млрд. м 3 (1988 г.). С учетом газа, содержащегося во вмещающих породах и скоплениях, общие запасы газа в украинской части Донбасса оценивались в 1,3 трлн. м 3, из них извлекаемые могут составить 850 млрд. м 3. Приведенные данные относятся к числу наиболее пессимистических, так как, по мнению некоторых геологов Украины, они получены при разведке на уголь, которая выполнена до глубины 1200 м и лишь по некоторым регионам Донбасса - до глубины 1800 м. По оптимистическим прогнозам, при постановке специальных разведочных работ на газ до глубин 5000-5500 м запасы метана угольных месторождений могут быть существенно увеличены. Рассчитанные по принятой, в частности в США, методике, в основу которой положена плотность ресурса на единицу площади, ресурсы шахтного метана в Украине оцениваются величиной около 12 трлн. м 3 с учетом метана вмещающих пород. При этом средняя плотность ресурсов метана в угольных пластах юго-западной части Донбасса по расчетам украинских и американских геологов составляет от 90 до 107 млн. м 3 /км 2. Однако большинство украинских геологов оценивает ресурсы шахтного метана в Украине в 2,5-3,0 трлн. м 3.

Метан в углях находится в сорбированном на поверхности угольных частиц состоянии, а также в растворенном в органике угольного вещества и свободном состоянии в транс

портных и закрытых каналах и порах. Среднее содержание газа-метана в угольных пластах в зависимости от марки угля характеризуется следующими данными (м 3 на тонну сухой беззольной массы):

марка Д - длиннопламенные 0-5

Г - газовые 5-15

Ж - жирные 10-20

К - коксующиеся 10-25

Т - тощие 10-30

А - антрациты 15-35.

Содержание газа в угле зависит от глубины залегания пластов, степени метаморфизма углей, условий залегания (структуры), многих других факторов. Согласно ряду исследований, средние значения природной метаноносности углей при переходе их от длиннопламенных и газовых к антрацитам возрастают от 8-10 до 30-40, а в суперантрацитах резко снижаются до минимальных значений - 0,3-0,5 м 3 /т сухой беззольной массы. Газоносность многих пластов составляет 20-60 м 3 /т добытого угля и более. Изменение метаноносности в отдельно взятом пласте с ростом глубины его залегания характеризуется максимальным темпом увеличения в начальной стадии и замедленным темпом при достижении глубин 600-1000 м, где газоносность углей достигает сорбционной емкости и стабилизируется.

Средние значения газоносности вмещающих пород колеблются в пределах от 0,2-0,3 до 1,0-1,5 м 3 /т пород, а максимальные значения достигают 1,6-3,6 м 3 /т. Учитывая большую толщину пластов вмещающих пород, общее содержание метана в них может быть весьма значительным и представлять промышленный интерес для его добычи. Считается установленным, что до глубин 1200-1300 м природное метаносодержание в угольных пластах рабочей мощности составляет 40-50% общего объема ресурсов метана, на долю угольных пластов и пропластков нерабочей мощности (менее 0,5 м) приходится 20-30% ресурса и на долю вмещающих пород - 30-40%.

Угольные пласты с высокой газоносностью могут рассматриваться и разрабатываться как комплексные месторождения угля и газа, так как количество выделяющегося газа в ряде случаев приближается к 100 м 3 /т, что в пересчете на теплотворную способность составляет более 10% калорийности угля.

До последнего времени извлечение метана угольных пластов определялось исключительно требованиями безопасности. Извлечение метана осуществляется системами подземной и поверхностной дегазации через скважины, пробуренные из подземных горных выработок и с поверхности земли. В 80-е годы прошедшего столетия в Донецком бассейне дегазация осуществлялась на 115-120 шахтах из 272, эффективность извлечения метана не превышала 25%. Из ежегодно извлекаемых 800 млн. м 3 метана использовалось не более 10%, в основном для отопления шахтных котельных. Анализ деятельности объединения "Донецкуголь" за 10 лет показал, что из всего количества метана, выделившегося при добыче угля, 80% выброшено в атмосферу системами вентиляции шахт, 18% извлечено системами подземной дегазации шахт и 2% - через скважины, пробуренные с поверхности. Метан, содержащийся в вентиляционной смеси, имеет концентрацию 0,2-0,6%. Такая смесь может использоваться как дутьевой воздух энергетических установок, однако эта технология не нашла практического применения. В полученной в процессе подземной дегазации метановоздушной смеси его концентрация достигает на некоторых шахтах 60%, но обычно находится в пределах 25-30%, что ограничивает ее использование в энергетических целях.

Реальные успехи в добыче шахтного метана достигнуты в США. Промышленная добыча шахтного метана начата в этой стране в 1984 г., когда было получено 280 млн. м 3 газа через 284 скважины. К 1997 г. было пробурено уже 7300 скважин, а объем добычи достиг 32 млрд. м 3, что составило 6% общего объема потребления газа. В 2000 г. число пробуренных скважин достигло 8000, а объем добычи составил 35 млрд. м 3. Основная часть газа, добываемого на угольных месторождениях США, получена за счет применения методов интенсификации приплывов газа в скважины, в частности метода гидроразрыва пластов. В то же время с полей действующих шахт извлекается и используется 1,8 млрд. м 3. Общие запасы шахтного метана в США, по последним данным, оцениваются в 27 трлн. м 3, а извлекаемые, по разным оценкам, составляют от 1,35 до 3,8 трлн. м 3. Одним из наиболее весомых факторов, стимулировавших начало активной добычи этого нетрадиционного ресурса, было принятие в 1980 г. закона об альтернативных видах топлива, которым предоставлялась налоговая скидка (tax credit), равная приблизительно 15-20 дол. на у. т добытого или использованного нетрадиционного ресурса. Стоимость газа на головке скважины зависит от многих факторов - глубины залегания угольного пласта, его толщины, проницаемости пород, использования методов интенсификации газоотдачи (табл. 8.8).

Таблица 8.8. Стоимость добычи шахтного метана в основных угольных бассейнах США (данные 2000 г.)

В 1992 г. отменены налоговые льготы, однако к тому времени технология добычи была развита настолько, что её стоимость в большинстве случаев стала в 2-3 раза меньше стоимости добычи природного газа. Опыт США интересен по ряду причин: основная часть газа добывается на тех угольных месторождениях, где добыча угля не производится или вовсе не предполагается; сама технология добычи газа достигла высокого уровня - скважины пробуриваются за несколько дней, процесс добычи полностью компъютеризован, решены проблемы поддержания высокого качества газа и подключения скважин к газопроводам, а также проблемы откачки и отвода минерализованных вод. Важными являются принятие законодательных актов о предоставлении льгот в начальный период разработки месторождений, а также тот факт, что ввиду разбросанности и сравнительно небольшой величины месторождений их разработка осуществляется малыми компаниями.

При прекращении добычи угля и закрытии шахт в ряде западноевропейских стран, а также в Украине происходят сложные газодинамические процессы.

При закрытии шахты из нарушенного горного массива и оставшихся целиков в шахтное пространство продолжает выделяться метан, который постепенно вытесняет из него воздух, при этом в шахте создается газовоздушная смесь с концентрацией метана в среднем 50%. Одновременно происходит сложный газообмен между атмосферным воздухом и шахтным пространством. Через неуплотненный шахтный ствол и прочие неплотности при повышении атмосферного давления воздух поступает в шахту, имеет место и обратный процесс. После остановки шахты поднимается уровень шахтных вод. Если он достигает нижней части шахтного ствола, метан или метановоздушная смесь, давление которых повышается, ищут выход в атмосферу через различные неплотности, а также накапливаются под плотными породами и куполами. Выбросы в атмосферу случаются в непредвиденных местах и могут быть чрезвычайно опасными.

Для предотвращения отрицательных явлений, связанных с поведением шахтного метана при закрытии шахт, применяют откачку воды из шахты; бурение дегазационных шпуров (скважин) в места скопления метана в шахтном пространстве; установление обратных клапанов в шахтном стволе во избежание подсосов воздуха в шахту.

Наиболее радикальными для предотвращения вредного влияния на окружающую среду выбросов метана из закрытых шахт являются его организованная добыча и подача в газопроводы или использование как топлива для котельных или энергоустановок. Положительный многолетний опыт утилизации метана из остановленной шахты накоплены во Франции; в последние годы успешная коммерческая добыча газа из закрытых шахт осуществляется в Германии.

В Украине возможный уровень добычи шахтного метана оценивается в 6-7 млрд. м 3. Территориально месторождения шахтного метана находятся вблизи потенциальных потребителей тепловой и электрической энергии, что увеличивает перспективность его использования, в частности в децентрализованной энергетике.

# data[].attributes.attachment_link.title
8.2.4. Метан угольных пластов - Энергетика: история, настоящее и будущее

# data[].attributes.attachment_link.description
Метан угольных пластов, или, как его еще называют, шахтный метан, на протяжении сотен лет добычи угля рассматривался исключительно как "враг" шахтеров, источник взрывов и внезапных выбросов угля и породы в шахтах. На борьбу с ним с целью обеспечения безопасности горных работ и увеличения производительности труда шахтеров затрачивались (и затрачиваются) значительные материально-технические, энергетические и трудовые ресурсы.

# data[].attributes.body
http://energetika.in.ua/ru/books/book-1/part-2/section-8/8-4

# data[].attributes.attachment_link.readable_text
8.4. Практическое использование нефти и газа

Нефть - это исключительно полезное ископаемое, которое имеет как высокие энергетические характеристики, так и уникальные особенности сырья для органического синтеза. Она отличается от других горючих ископаемых относительной простотой переработки в высококачественные топливные и смазочные материалы и сегодня остается основным сырьем для их производства.

Нефть, получаемая непосредственно из скважин, называется сырой. В различных отраслях промышленности применяются как сырая нефть, так и продукты ее переработки.

С давних пор люди стремились получить из сырой нефти вещества, необходимые для тех или иных целей. Согласно некоторым источникам, первую перегонку нефти осуществил римский врач Кассий Феликс. В 1723 г. в Москву по приказу Петра I доставили светлую бакинскую нефть. Она была подвергнута перегонке в Главной московской аптеке с целью изготовления лекарственных бальзамов.

В 1745 г. архангельский купец Федор Прядунов построил на Ухте первый в мире нефтеперегонный завод. На нем в результате примитивной перегонки из сырой нефти получали осветительную жидкость (керосин). До 1000 пудов ее ежегодно отправляли в Москву. Но в то время она не нашла широкого спроса.

В 1823 г. завод по перегонке нефти соорудили недалеко от крепости Моздок на Кавказе братья Дубинины. Они получали светлую прозрачную осветительную жидкость - фотоген (греч. "фотос" - свет, "геннао" - рождать, производить), а в остатке после перегонки оставалась густая грязно-черная жидкость. Ее называли арабским словом "макзулат" (отброс), которое со временем преобразовалось в "мазут". За светлой осветительной жидкостью впоследствии укрепилось название "керосин" (от английского "кересин"), под которым его позднее стали доставлять в Россию из Америки. Перегонка нефти на заводе братьев Дубининых осуществлялась следующим образом. В печь был вмазан котел с медной крышкой. Из крышки выходила медная трубка в бочку с водой. При подогреве нефти выделялись пары. Попадая через медную трубку в бочку с водой, пары oxлаждались и превращались в керосин. Как только керосин темнел, топку тушили, а густой остаток - мазут - выбрасывали. Из 40 ведер нефти получали 16 ведер керосина. 20 ведер оставалось в котле в виде мазута, четыре ведра "угорали" - терялись в процессе переработки.

Более совершенный и крупный нефтеперегонный завод по производству керосина был построен в 1859 г. В.А. Кокаревым недалеко от Баку. В 1863 г. на завод для консультации был приглашен Д. И. Менделеев. Под его наблюдением были налажены очистка нефти и производство из нее керосина. В 1880 г. в районе Баку было уже около 200 керосиновых заводов. На базе этих заводов в 1898-1906 гг. был построен самый крупный в то время в мире керосинопровод Баку - Батуми протяженностью 883 км, с диаметром труб 200 мм и пропускной способностью 0,9 млн. т. в год.

В 1879 г. при консультации Д.И. Менделеева недалеко от Ярославля был построен первый в мире завод по производству смазочных масел из мазута. А в 1882 г. под Москвой по проекту Д.И. Менделеева была построена установка непрерывного действия по переработке нефти.

Первый нефтеперерабатывающий завод в Украине был построен в 1859 году в г. Дрогобич. Он сгорел, а на этом самом месте в 1863 году построили новый. Именно 1863 год считают началом промышленной переработки нефти в Украине.

Вначале при перегонке нефти оставалась неиспользованной и более легкая, чем керосин, фракция. Большая доля ее выпускалась в атмосферу, в море, сжигалась или сливалась в специальные поглощающие колодцы. Эта более легкая фракция нефти получила название "бензин" (искаженное арабское слово "любензави" - горючее вещество). Например, в 1902 г. только на нефтеперегонных заводах Грозного было сожжено около 70 000 т бензина. На протяжении почти ста лет легко воспламеняющийся бензин оставался опаснейшим отбросом переработки нефти. Частично он примешивался к керосину, вследствие чего последний взрывался и воспламенялся в светильниках. Поэтому во второй половине XIX в. нефтепромышленники тратили большие суммы на организацию конкурсов по разработке способов уничтожения "дьявольской примеси к керосину".

В настоящее время из нефти и природного газа путем сложной многоступенчатой переработки извлекается множество составных частей.

Начинается этот многостадийный процесс с первичной переработки нефти. При первичной переработке сырую нефть очищают от пластовой воды, примеси неорганических веществ и др. Затем очищенную нефть подвергают прямой перегонке на современных установках (рис. 8.18).

На первом этапе перегонка осуществляется в условиях атмосферного давления. При нагревании нефти до 250°С выкипают углеводороды, относящиеся к бензиновой и лигроиновой фракциям. В пределах температур 250-315°С выделяются керосино-газойлевые фракции, а при 300-350°С - масляная (соляровая) фракция.

Остаток - мазут - долго считался бесполезным отходом перегонки нефти. Затем его стали использовать как топливо. А позднее из него путем дальнейшей перегонки научились извлекать бензиновые, керосиновые и масляные фракции. Для выделения из мазута масляных фракций требуется довольно высокая температура - до 400-500°С, при которой масла начинают разлагаться. Во избежание этого перегонку мазута проводят в вакуумных установках при давлении 8-18,6 кПа. В условиях вакуума жидкости кипят при более низкой, чем в нормальных условиях, температуре. Чтобы выделить масляные фракции в вакууме, достаточно подогреть мазут (или нефть) до 300-400°С. После выделения из мазута масел остается гудрон. Содержащиеся в нем наиболее тяжелые масла извлекаются затем с помощью растворителей, а остаток перерабатывают для получения дорожных и других битумов.

Методы переработки тяжелых остатков перегонки нефтей развивались и совершенствовались по мере расширения спроса на керосин, бензин и другие нефтепродукты. Еще в 1875 г. ассистент Петербургского технологического института А.А. Летний установил, что при воздействии на тяжелые нефти высокой температуры образуются летучие продукты (бензин). В 1885 г. в Баку была построена установка для получения керосина путем нагрева нефтяных остатков.

По мере бурного развития автомобилестроения во всем мире быстро возрастал спрос на бензин. То количество бензина, которое получали простой перегонкой, уже не удовлетворяло потребности в нем. В сырой нефти, получаемой из скважин, содержание бензиновых фракций невелико в (среднем 10-15%). Поэтому ученые исследовали возможность получения дополнительного бензина из мазута.

В 1890 г. знаменитый русский изобретатель В.Г. Шухов предложил оригинальный способ расщепления углеводородных составных частей мазута и получения светлых нефтепродуктов, благодаря чему сегодня около 60% всего бензина добывается из мазута. Этот способ получил название "термический крекинг" (англ. "крекинг" - расщепление). Он основан на переработке мазута и тяжелой нефти при высокой температуре (450-550°С) без доступа воздуха. При такой температуре начинают расщепляться высокомолекулярные углеводороды, имеющие длинные цепочки углеводородных радикалов. Молекулы предельных (парафиновых) углеводородов разрываются преимущественно в середине цепи с образованием одного предельного и одного непредельного углеводородов.

Владимир Григорьевич Шухов (1853-1939) гениальный инженер ХХ века, чьи изобретения и исследования намного опережали свое время и на десятилетия вперед изменяли направление развития научно-технического прогресса. В наше время он включен в список ста выдающихся инженеров всех времен и народов и даже в этом списке он по праву может занимать первые строки. Поражает воображение простое перечисление сфер его деятельности. По системе Шухова были созданы паровые котлы, нефтеперегонные установки, трубопроводы, резервуары для хранения нефти, керосина, бензина, спирта, кислот и пр., насосы, газгольдеры, водонапорные башни, нефтеналивные баржи, доменные печи, металлические перекрытия цехов и общественных сооружений, хлебные элеваторы, железнодорожные мосты, воздушно-канатные дороги, маяки, трамвайные парки, заводы-холодильники, дебаркадеры, ботопорты, мины и т.д. В 1880 году В.Г. Шухов впервые в мире осуществил промышленное факельное сжигание жидкого топлива с помощью усовершенствованной им форсунки, позволявшей эффективно сжигать и мазут, считавшийся ранее отходом нефтепереработки. Он произвел расчеты и руководил строительством первого в России нефтепровода от Балаханских нефтепромыслов до Баку. В 1891 году Шуховым разработана и запатентована промышленная установка для перегонки нефти с разложением на фракции под воздействием высоких температур и давлений; установка впервые предусматривала осуществление крекинга в жидкой фазе.

В результате указанных реакций в процессе крекинга происходит обогащение нефти более легкими углеводородами, входящими в бензиновую фракцию. Получаемый таким образом бензин получил название "крекингбензин". Он несколько отличается по составу от бензина прямой перегонки, но вполне пригоден как моторное топливо для автомобилей.

При термическом крекинге получают не только дополнительное количество бензина, но и другие ценные нефтепродукты, которые идут на дальнейшую переработку для получения различных нефтехимических продуктов.

Термический крекинг проводится при температуре 450-550°С и повышенном давлении (от 2 до 7 МПа.). В 1918 г. академик Н.Д. Зелинский разработал способ получения бензина из тяжелых остатков нефти, названный "каталитическим крекингом". Катализаторы - вещества, ускоряющие протекание реакций,

но не участвующие в них. Ускорение крекинга нефти в присутствии катализатора позволило получать бензин при более низкой температуре, чем в условиях термического крекинга, и давлении, близком к 0,1 МПа.

Моторное топливо карбюраторных двигателей внутреннего сгорания при сгорании испытывает детонацию (от лат. "детонаре" - греметь). Это чрезвычайно быстрый, приближающийся к взрыву процесс горения топливной смеси, нарушающий нормальную работу мотора. Стойкость бензинов к детонации принято оценивать условным показателем - октановым числом. Для его определения испытываемый бензин сравнивается по устойчивости к детонации с эталонным образцом топлива - изооктаном. Детонационная стойкость изооктана принята за 100. Октановое число топлива численно равняется процентному (по объему) содержанию изооктана в такой его смеси с гептаном (легко детонирующим), которая эквивалентна по детонационной стойкости исследуемому топливу.

Обычный автомобильный бензин, получаемый при прямой перегонке нефти, обладает невысокими антидетонационными свойствами. Его октановое число составляет 60-70. Для улучшения антидетонационных свойств бензинов прямой перегонки их перерабатывают в условиях каталитического крекинга. Такая переработка бензина называется риформингом. С помощью каталитического риформинга низкооктановые бензины превращаются в высокооктановые (рис. 8.19).

При прямой перегонке нефти, термическом и каталитическом крекинге, помимо бензина, керосина и масел, образуются также тяжелые остатки. Они представлены различными сортами мазута, гудрона и крекинг-остатками. Часть этих остатков используется как котельное топливо, а также для получения битумов. Другая часть подвергается дополнительной переработке с целью получения бензина и других легких фракций. Для переработки тяжелых остатков применяется способ, называемый коксованием. Тяжелый нефтяной остаток расщепляется при высокой температуре, в результате чего образуются газ, бензиновая и газойлевая фракции и в остатке - нефтяной кокс, представляющий собой твердое пористое вещество серебристо-серого цвета, состоящее из чистого углерода и зольной части угля.

Переработка керосиновых и других фракций прямой перегонки нефти и крекинга при температуре 650-700°С и выше называется пиролизом (греч. "пирос" - огонь, "лизис" - разложение). Пиролиз протекает при атмосферном давлении. В результате этого процесса получают газ пиролиза, а также ароматические углеводороды (бензол, толуол и др.) и смоляной остаток. В настоящее время пиролиз имеет значение как способ получения газообразных непредельных углеводородов, и в пеpвую очередь этилена - исходного сырья для полимеров, а также пропилена и ацетилена.

Природный газ также сначала подвергается очистке от паров воды и примеси сероводорода. Затем из него извлекаются пары бензина, то есть наиболее летучих жидких углеводородов - пентана, гексана, гептана и др. Этот процесс называется отбензиниванием газа. В отличие от бензина, получаемого из нефти, такой бензин стали называть газолином. Затем из природных газов извлекают предельные газообразные углеводороды, используемые в дальнейшем как сырье для получения различных нефтехимических продуктов.

Некоторые непредельные углеводороды - этилен, пропилен и др. - получают также путем пиролиза этана и других предельных газообразных углеводородов. Углеводородные газовые смеси, выделяющиеся при крекинге или пиролизе природных газов, называются пирогазом.

Все получаемые из сырой нефти нефтепродукты разделяются на две группы: 1) направляемые на непосредственное потребление (бензин, керосин, дизельное топливо, масла, котельно-печное топливо, кокс и др.);

2) используемые как сырье для нефтехимии и направляемые на дальнейшую переработку.

Роль нефти и природного газа в качестве исходного сырья для химической промышленности уникальна. В настоящее время более трети общего объема продукции мировой химической промышленности вырабатывается из нефтегазового сырья. На основе нефтяных углеводородов возникло производство синтетического каучука, этилового спирта, пластмасс, синтетических волокон и материалов, моющих средств и ряда других продуктов.

Наибольшее применение в настоящее время продукты переработки нефти и природного газа находят в топливно-энергетической отрасли промышленности. Широко используются высокооктановое бензиновое топливо, керосиновое, дизельное, реактивное жидкое топливо, мазут, газообразное и твердое топливо, добавки к моторному топливу, масла и консистентные смазки, антифриз, изоляция и др.

Керосин, использовавшийся раньше лишь в керосиновых лампах, керосинках и примусах, сейчас идет в основном на приготовление реактивного топлива.

В первые годы появления перегонки нефти, как уже указывалось, долго не находили применения мазут и бензин. Мазут сжигался в специальных земляных амбарах как ненужный отход. В редких случаях его использовали для смазки осей и колес телег и повозок. В 70-х годах XIX в. были сделаны попытки сжигать мазут в топках паровых котлов, но они не дали ощутимых результатов, так как он очень плохо горел, давал мало тепла и слишком много сажи.

В 1866 г. А. И. Шпаковский изобрел форсунку с паровым распылением для сжигания мазута. Ее существенно усовершенствовал в 1880 г. В. Г. Шухов. В результате уже в конце XIX в. мазут получил широкое применение в качестве топлива в паровых котлах фабрик и заводов. Д. И. Менделеев первым предложил перевести на нефтяное топливо и морской флот. В 1887 г. на Черном море были проведены испытания такого топлива на миноносцах "Сова" и "Лука", которые дали весьма положительные результаты.

Использование мазута вместо угля на флоте имело много важных преимуществ. Вопервых, мазут обладает почти в полтора раза более высокой теплотой сгорания по сравнению с лучшими углями. Во-вторых, он занимает мало места при хранении и, сгорая, не дает никаких твердых остатков. Перевод флота на мазут позволил значительно увеличить время пребывания судов в море без захода в порты благодаря сокращению массы и объема топлива. Если на угольном топливе корабль мог быть в плавании только 15 дней, то при использовании мазута тот же корабль стал плавать, не заходя в порт, 50 дней. Накануне первой мировой войны англичане перевели с угля на мазут около половины своего флота. Только благодаря этому мощь британского флота увеличилась на одну треть, хотя не было построено ни одного нового корабля. С тех пор мазут широко применяется как топливо в судовых, котельных, стационарных газотурбинных и других установках.

Промышленное использование бензина было предопределено появлением карбюраторного двигателя внутреннего сгорания. Первый двигатель внутреннего сгорания, работающий на бензине, был изобретен в 1879 г. русским изобретателем Огнеславом (Игнатием) Костовичем. Первые автомобили с карбюраторным двигателем построены Г. Фордом в 90-х годах XIX столетия. С широким распространением автомобильного, а затем и воздушного транспорта ранее никому не нужная "дьявольская примесь к керосину" превратилась в незаменимый и ценнейший продукт. Бензин характеризуется очень высокой теплотой сгорания. Потребление его стало исключительно быстро возрастать. В 1914-1915 гг. бензина было использовано уже больше, чем керосина. В 1896 г. в мире было четыре автомобиля, а ныне только количество легковых автомобилей исчисляется сотнями миллионов. Сегодня автомобильный бензин составляет почти половину мирового расхода нефтепродуктов.

Природный газ в качестве топлива во многих сферах потребления вполне может заменить нефть, а зачастую он более эффективен и удобен в использовании. Впервые природный газ стал применяться как топливо для паровых котлов и кухонных очагов в 70-х годах прошлого столетия в штате Пенсильвания (США). Затем его стали использовать в металлургии при доменных процессах.

Широкое применение природного газа началось около полувека назад. Ныне ни одна отрасль не развивается так быстро, как газовая. Природный газ используется для выработки электроэнергии на электростанциях, а также в качестве топлива в металлургической промышленности, в котельных, в быту и т. д. В черной металлургии 1 м 3 природного газа экономит 0,9 -1,3 кг более дорогого кокса. Перевод теплоэлектростанций, котельных и промышленных предприятий на природный газ является более предпочтительным, чем использование для этих целей нефти и тем более угля, с точки зрения загрязнения окружающей среды.

Сейчас с использованием природного газа производится основной объем чугуна, стали, цемента и минеральных удобрений. Сравнительно новой сферой использования природного газа есть автомобильный транспорт, где он используется как моторное топливо вместо традиционных нефтяных (рис. 8.20).

Любой горючий материал при сгорании выделяет определенное количество тепла. Нефть обладает самой высокой теплотой сгорания: 1 кг нефти при сжигании дает столько же тепла, сколько можно получить при сжигании 1,3 кг антрацита или 3,1 кг бурого угля, или 3,3 кг торфа, или 3,4 кг дров, или 7 кг горючих сланцев.

Энергетическое направление в использовании нефти и природного газа до сих пор остается главным во всем мире. Нефть и горючие газы являются основой топливно-энергетических балансов промышленно развитых стран. Доля нефти в мировом энергобалансе составляет более 38%, природного газа - 24%.

# data[].attributes.attachment_link.title
8.4. Практическое использование нефти и газа - Энергетика: история, настоящее и будущее

# data[].attributes.attachment_link.description
Нефть - это исключительно полезное ископаемое, которое имеет как высокие энергетические характеристики, так и уникальные особенности сырья для органического синтеза. Она отличается от других горючих ископаемых относительной простотой переработки в высококачественные топливные и смазочные материалы и сегодня остается основным сырьем для их производства. Нефть, получаемая непосредственно из скважин, называется сырой.