Химия и технология нефти и газа
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Химическая промышленность
Издательство:
Издательство ФОРУМ
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 416
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
Среднее профессиональное образование
ISBN: 978-5-00091-512-7
ISBN-онлайн: 978-5-16-102368-6
Артикул: 079600.14.01
К покупке доступен более свежий выпуск
Перейти
В учебном пособии рассмотрены вопросы химического состава нефтей и газов, механизмы основных химических реакций их переработки, теоретические основы технологических процессов, типичные технологические схемы, оборудование и методики его технологического расчета и подбора. Даны понятия о проектировании установок, рассказано о применении информационных технологий при расчетах и проектировании, об общезаводских хозяйствах нефтеперерабатывающих заводов.
Пособие предназначено для учащихся средних специальных учебных заведений, изучающих дисциплину «Химия и технология нефти и газа», также может быть полезно бакалаврам, обучающимся по направлению «Химическая технология», и специалистам, работающим в области нефтепереработки.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- Среднее профессиональное образование
- 18.02.09: Переработка нефти и газа
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
ХИМИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ НЕФТИ И ГАЗА С.В. Вержичинская, Н.Г. Дигуров, С.А. Синицин 3-е издание, исправленное и дополненное Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов образовательных учреждений среднего профессионального образования Москва 2022 ИНФРА-М УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Вержичинская С.В. В31 Химия и технология нефти и газа : учебное пособие / С.В. Вержичинская, Н.Г. Дигуров, С.А. Синицин. — 3-е изд., испр. и доп. — Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2022. — 416 с. — (Среднее профессиональное образование). ISBN 978-5-91134-512-7-0 (ФОРУМ) ISBN 978-5-16-013576-2 (ИНФРА-М, print) ISBN 978-5-16-102368-6 (ИНФРА-М, online) В учебном пособии рассмотрены вопросы химического состава нефтей и газов, механизмы основных химических реакций их переработки, теоретические основы технологических процессов, типичные технологические схемы, оборудование и методики его технологического расчета и подбора. Даны понятия о проектировании установок, рассказано о применении информационных технологий при расчетах и проектировании, об общезаводских хозяйствах нефтеперерабатывающих заводов. Пособие предназначено для учащихся средних специальных учебных заведений, изучающих дисциплину «Химия и технология нефти и газа», также может быть полезно бакалаврам, обучающимся по направлению «Химическая технология», и специалистам, работающим в области нефтепереработки. УДК 54(075.32) ББК 24я723 ISBN 978-5-91134-512-7-0 (ФОРУМ) ISBN 978-5-16-013576-2 (ИНФРА-М, print) ISBN 978-5-16-102368-6 (ИНФРА-М, online) © Вержичинская С.В., Дигуров Н.Г., Синицин С.А., 2007, 2009, 2014 © ФОРУМ, 2007, 2009, 2014 УДК 54(075.32) ББК 24я723 В31 Р е ц е н з е н т ы: Ю.П. Сучков — доцент кафедры «Химическая технология основного органического и нефтехимического синтеза» Российского химикотехнологического университета имени Д.И. Менделеева; Б.П. Туманян — профессор кафедры «Технология переработки нефти» Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина
Îò àâòîðîâ Îáðàçîâàíèå ñîâðåìåííîãî õèìèêà-òåõíîëîãà â îáëàñòè íåôòåïåðåðàáîòêè äîëæíî áàçèðîâàòüñÿ íà çíàíèÿõ õèìèçìà è ìåõàíèçìîâ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé ïðåâðàùåíèé âåùåñòâ, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ íåôòåé è ãàçîâ, õèìè÷åñêîé òåðìîäèíàìèêè è êèíåòèêè ýòèõ ïðîöåññîâ, ôèçè÷åñêèõ îñíîâ ïðîöåññîâ ìàññî- è òåïëîîáìåíà, ìàòåìàòè÷åñêîãî ìîäåëèðîâàíèÿ è ðàñ÷åòà àïïàðàòîâ íåôòåïåðåðàáîòêè, ñîâðåìåííûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ñõåì; íà ïîíÿòèè î ïðîåêòèðîâàíèè íåôòåïåðåðàáàòûâàþùèõ ïðåäïðèÿòèé è ïðèìåíåíèè äëÿ ýòîãî ñîâðåìåííûõ èíôîðìàöèîííûõ òåõíîëîãèé. Ó÷åáíîå ïîñîáèå íàïèñàíî ñîòðóäíèêàìè Ðîññèéñêîãî õèìèêî-òåõíîëîãè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà èì. Ä.È. Ìåíäåëååâà ñ ó÷åòîì îïûòà êóðñîâ, ÷èòàåìûõ áàêàëàâðàì è èíæåíåðàì ïî ñïåöèàëüíîñòè «Õèìè÷åñêàÿ òåõíîëîãèÿ ïðèðîäíûõ ýíåðãîíîñèòåëåé è óãëåðîäíûõ ìàòåðèàëîâ».
Ââåäåíèå Ñ äàâíèõ âðåìåí ÷åëîâåê äîáûâàë èç íåäð Çåìëè ïðèðîäíûå ãîðþ÷èå èñêîïàåìûå (óãîëü, íåôòü, ãàç). Ñ ðàçâèòèåì õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè, ýíåðãåòèêè, òðàíñïîðòà îñîáîå çíà÷åíèå ïðèîáðåëè äîáû÷à è ïåðåðàáîòêà íåôòè è ãàçà ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ ìíîãèõ âåùåñòâ, íåîáõîäèìûõ â íàðîäíîì õîçÿéñòâå. Ìåñòîðîæäåíèÿ íåôòè è ãàçà ðàñïîëîæåíû ïðàêòè÷åñêè íà âñåé òåððèòîðèè íàøåé ñòðàíû, íî áîëåå âñåãî èìè áîãàòà Çàïàäíàÿ Ñèáèðü. Îñíîâíûå ñàìûå èíôîðìàòèâíûå ìåòîäû ðàçâåäêè íåôòÿíûõ ìåñòîðîæäåíèé — ãåîëîãè÷åñêèå, ãåîôèçè÷åñêèå è ãåîõèìè÷åñêèå, îñíîâàííûå íà èçó÷åíèè ñòðóêòóðû è õàðàêòåðà çàëåãàíèÿ ãîðíûõ ïîðîä, èõ ýëåêòðîïðîâîäíîñòè è ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ, õèìè÷åñêîì è ìèêðîáèîëîãè÷åñêîì àíàëèçàõ ïðîá ïîäçåìíûõ âîä è ãðóíòîâ. Äîáû÷ó íåôòè îñóùåñòâëÿþò èç íåôòÿíûõ ïëàñòîâ ñ ãëóáèíû äî 7000 ì è áîëåå, âñêðûòûõ ïðè ïîìîùè áóðîâûõ ñòàíêîâ. Ïðè ïðîâåäåíèè áóðîâûõ ðàáîò øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ äâóõñòâîëüíîå áóðåíèå, ò. å. áóðåíèå îäíîâðåìåííî äâóõ ñêâàæèí ñ îäíîé áóðîâîé âûøêè. Èç ñêâàæèíû íåôòü ïîñòóïàåò íà ñòàáèëèçàöèþ, ãäå èç íåå âûäåëÿåòñÿ ãàç, êîòîðûé ïîäàåòñÿ íà ãàçîïåðåðàáàòûâàþùèé çàâîä. Ýêñïëóàòàöèÿ ãàçîâûõ ñêâàæèí ïî òåõíîëîãèè ðàçðàáîòêè àíàëîãè÷íà ôîíòàííîìó ñïîñîáó íåôòåäîáû÷è. Ïðèðîäíûé ãàç è ãàçû ãàçîêîíäåíñàòíûõ ìåñòîðîæäåíèé ïîñëå äîáû÷è ïîäàþòñÿ íà ãàçîïåðåðàáàòûâàþùèé çàâîä. Íåôòü è ãàçîâûé êîíäåíñàò ãàçîêîíäåíñàòíûõ ìåñòîðîæäåíèé ïîñòóïàþò íà íåôòåïåðåðàáàòûâàþùèé çàâîä. Áàçèðóåòñÿ õèìè÷åñêàÿ òåõíîëîãèÿ íåôòè è ãàçà íà ïðîöåññàõ ôèçè÷åñêîãî ðàçäåëåíèÿ êîìïîíåíòîâ íåôòè è ãàçà, èõ õèìè÷åñêèõ ïðåâðàùåíèÿõ. Ïåðâûì ýòàïîì ðàáîòû ñ íåôòüþ ÿâëÿåòñÿ åå ïîäãîòîâêà, çàêëþ÷àþùàÿñÿ â îáåçâîæèâàíèè è îáåññîëèâàíèè, ò. å. óäàëåíèè âîäû è ðàçëè÷íûõ ñîëåé. Äàëåå ñëåäóåò åå ðàçäåëåíèå íà ôðàêöèè. Âíà÷àëå âûäåëÿþò áåíçèíîâóþ ôðàêöèþ, çàòåì ñâåòëûå äèñòèëëÿòû (êåðîñèí, äèçåëüíîå òîïëèâî) è ìàçóò. Ìàçóò ðàçäåëÿþò íà ôðàêöèè ïîä âàêóóìîì íà âàêóóìíûå ôðàêöèè: âàêóóìíûé ãàçîéëü è ãóäðîí. Ðàçäåëåíèå íåôòè íà
ôðàêöèè (ðåêòèôèêàöèÿ) ÿâëÿåòñÿ ôèçè÷åñêèì ýòàïîì ïåðåðàáîòêè íåôòè. Äàëåå íà÷èíàåòñÿ ñîáñòâåííî õèìè÷åñêàÿ ïåðåðàáîòêà íåôòè. Ñëåäîâàòåëüíî, íà ïåðâûé ïëàí âûõîäÿò ïðåäñòàâëåíèÿ î õèìè÷åñêîé ïðèðîäå è ñîñòàâå íåôòè è ãàçà, èõ ïîâåäåíèå ïðè ïîâûøåííûõ òåìïåðàòóðàõ è äàâëåíèè. Ýòîìó â ïîñîáèè ïîñâÿùåíî íåñêîëüêî ãëàâ. Ñîâðåìåííûå ïðîöåññû ïåðåðàáîòêè íàïðàâëåíû íà èñïîëüçîâàíèå áîãàòåéøåãî õèìè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà íåôòè, îáóñëîâëåííîãî øèðîêèì ãðóïïîâûì ñîñòàâîì óãëåâîäîðîäîâ è ãåòåðîàòîìíûõ ñîåäèíåíèé. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ íóæíûõ îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ, ïîâûøåíèÿ êà÷åñòâà ìîòîðíûõ òîïëèâ è èõ î÷èñòêè îò âðåäíûõ ïðèìåñåé â ïðîìûøëåííîñòè íåôòÿíûå ôðàêöèè è èíäèâèäóàëüíûå óãëåâîäîðîäû ïîäâåðãàþò òåðìè÷åñêîìó (òåðìè÷åñêèé êðåêèíã, ïèðîëèç, êîêñîâàíèå), òåðìîêàòàëèòè÷åñêîìó (êàòàëèòè÷åñêèé êðåêèíã, êàòàëèòè÷åñêèé ðèôîðìèíã, èçîìåðèçàöèÿ, àëêèëèðîâàíèå) âîçäåéñòâèþ è ãèäðîãåíèçàöèè (ãèäðîêðåêèíã, ãèäðîî÷èñòêà). ×àùå âñåãî ïðÿìîãîííûå íåôòÿíûå ôðàêöèè (òîïëèâíûå ôðàêöèè) íåëüçÿ ñðàçó èñïîëüçîâàòü íà òðàíñïîðòå, òàê êàê îíè ÿâëÿþòñÿ íèçêîêà÷åñòâåííûìè, ñ áîëüøèì ÷èñëîì âðåäíûõ (íàïðèìåð, ñåðíèñòûõ) ñîåäèíåíèé. Êðîìå òîãî, ïðÿìîãîííûå íåôòÿíûå ôðàêöèè îáëàäàþò íèçêèì îêòàíîâûì ÷èñëîì. Ïîýòîìó ïîñëå ðåêòèôèêàöèè áåíçèíîâûå ôðàêöèè ïîñòóïàþò íà ðèôîðìèíã, ãäå ïðîèñõîäèò ïðåâðàùåíèå ïàðàôèíîâûõ è íàôòåíîâûõ óãëåâîäîðîäîâ â àðîìàòè÷åñêèå. Êåðîñèíîâóþ è äèçåëüíóþ ôðàêöèè ïîäâåðãàþò ãèäðîî÷èñòêå îò ãåòåðîàòîìíûõ ñîåäèíåíèé (îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, ñêåëåò ìîëåêóëû êîòîðûõ, ïîìèìî àòîìîâ óãëåðîäà, ÷àùå âñåãî ñîäåðæèò àòîìû O, N è S). Âàêóóìíûé ãàçîéëü, ãóäðîí è ìàçóò, ñîäåðæàùèå çíà÷èòåëüíîå êîëè÷åñòâî àðîìàòè÷åñêèõ óãëåâîäîðîäîâ, ïîñòóïàþò íà óñòàíîâêè êàòàëèòè÷åñêîãî êðåêèíãà, ãèäðîêðåêèíãà è êîêñîâàíèÿ.  ðåçóëüòàòå ïîëó÷àåòñÿ íåêîòîðîå êîëè÷åñòâî ñâåòëûõ íåôòåïðîäóêòîâ è ãàçîâ, à òàêæå ìîæåò îáðàçîâûâàòüñÿ òâåðäûé ìàòåðèàë, íàçûâàåìûé êîêñîì. Èçîìåðèçàöèÿ è àëêèëèðîâàíèå ñëóæàò äëÿ ïåðåðàáîòêè ãàçîâ è íèçêîìîëåêóëÿðíûõ æèäêèõ óãëåâîäîðîäîâ äëÿ ïîëó÷åíèÿ âûñîêîîêòàíîâûõ òîïëèâ è èõ êîìïîíåíòîâ.  íåôòåïåðåðàáîòêå ñóùåñòâóþò òðè îñíîâíûõ ñïîñîáà ïåðåðàáîòêè íåôòè: ïî òîïëèâíîìó, ìàñëÿíîìó è íåôòåõèìè÷åñêîìó âàðèàíòó.  ïåðâîì ñëó÷àå îñíîâíûì ïðîäóêòîì ÿâëÿåòñÿ òîïëè Ââåäåíèå 5
âî, âî âòîðîì — ìàñëà è ñìàçî÷íûå ìàòåðèàëû, â òðåòüåì — ñûðüå äëÿ íåôòåõèìè÷åñêîãî ñèíòåçà. Ïðîèçâîäñòâî ìàñåë è ïàðàôèíîâ èìååòñÿ íå íà êàæäîì çàâîäå, ÷òî îáóñëîâëåíî êà÷åñòâîì ïåðåðàáàòûâàåìîé íåôòè. ×òîáû ïîëó÷èòü âûñîêîêà÷åñòâåííûå ìàñëà, íåîáõîäèìî âàêóóìíûå ôðàêöèè íåôòè íàïðàâèòü íà óñòàíîâêè ýêñòðàêöèè è äåïàðàôèíèçàöèè äëÿ âûäåëåíèÿ áàçîâûõ ìàñåë, êîòîðûå çàòåì ñìåøèâàþò ñ ïðèñàäêàìè, ïîëó÷àÿ òîâàðíûå ñìàçî÷íûå ìàñëà. Âñå õèìè÷åñêèå ïðîöåññû ïåðåðàáîòêè íåôòè ñâÿçàíû ñ ïåðåðàñïðåäåëåíèåì âîäîðîäà ìåæäó ìîëåêóëàìè óãëåâîäîðîäîâ. Ýòî ìîæåò áûòü âûðàæåíî ñîîòíîøåíèåì Í/Ñ â ìîëåêóëàõ óãëåâîäîðîäîâ. Ïðè ïîâûøåííûõ òåìïåðàòóðàõ â ïðèñóòñòâèè êàòàëèçàòîðà èëè áåç íåãî óãëåâîäîðîäû ðàñïàäàþòñÿ íà ñîñòàâëÿþùèå. Îäíà ÷àñòü èç íèõ îáîãàùåíà âîäîðîäîì, äðóãàÿ îáåäíåíà èì. Òàêèì îáðàçîì, ïðè òåðìè÷åñêîé èëè òåðìîêàòàëèòè÷åñêîé ïåðåðàáîòêå ñûðüÿ ïîëó÷àþòñÿ óãëåâîäîðîäû ñ ðàçëè÷íûì ñîîòíîøåíèåì Í/Ñ. Ðåàêöèè óãëåâîäîðîäîâ ñ âîäîðîäîì ïðèâîäÿò ê ðîñòó ñîîòíîøåíèÿ Í/Ñ â ïðîäóêòàõ èõ ïåðåðàáîòêè. Ñëåäîâàòåëüíî, åñëè â ðåàêöèîííóþ çîíó ââîäèòü âîäîðîä, òî ìîæíî èç òâåðäûõ âåùåñòâ, áîãàòûõ àðîìàòè÷åñêèìè ñîåäèíåíèÿìè (óãîëü, êîêñ è ïð.), ïîëó÷èòü íàáîð óãëåâîäîðîäîâ, ïî ñâîåìó ñîñòàâó áëèçêèé ê ñîñòàâó èñõîäíîé íåôòè èëè íåôòÿíûõ ôðàêöèé. Òàê, îïåðèðóÿ îòíîøåíèåì Í/Ñ äîâîëüíî ëåãêî âûáðàòü ïóòè ïåðåðàáîòêè ñûðüÿ è ïîíÿòü ñóòü ïðîöåññîâ, ïðîèñõîäÿùèõ íà íåôòåïåðåðàáàòûâàþùåì çàâîäå. Êîëè÷åñòâåííîå îïèñàíèå òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ íàøëî ñâîå îòðàæåíèå â ãëàâàõ ïîñîáèÿ, ïîñâÿùåííûõ ïðîåêòèðîâàíèþ è ðàñ÷åòó íåôòåõèìè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ (ìàññî- è òåïëîîáìåííûå àïïàðàòû, ïå÷è, ðåàêòîðû è ïð.). Çíàíèå òàêèõ ðàçäåëîâ íàóêè, êàê âûñøàÿ ìàòåìàòèêà, ïðîöåññû è àïïàðàòû, êîëëîèäíàÿ, îðãàíè÷åñêàÿ è íåîðãàíè÷åñêàÿ õèìèÿ ïîìîæåò ÷èòàòåëþ ëó÷øå ïîíÿòü èçëàãàåìûé ìàòåðèàë. 6 Ââåäåíèå
1. ÕÈÌÈß ÍÅÔÒÈ È ÏÐÈÐÎÄÍÎÃÎ ÃÀÇÀ Íåôòü è ãàç — ýòî ïðèðîäíûå ãîðþ÷èå èñêîïàåìûå. Ê ïðèðîäíûì ãîðþ÷èì èñêîïàåìûì îòíîñÿòñÿ âñå íàõîäÿùèåñÿ â çåìíîé êîðå îðãàíè÷åñêèå ìàòåðèàëû, êîòîðûå ìîãóò ñëóæèòü èñòî÷íèêîì òåïëîâîé ýíåðãèè. Ðàññìîòðèì ñîîòíîøåíèå ðàçëè÷íûõ ïðèðîäíûõ ãîðþ÷èõ èñêîïàåìûõ â çåìíîé êîðå (â % ìàñ.): Óãëè è ñëàíöû . . . . . . . . . . . . . . . 95,8 Òîðô . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,4 Íåôòü. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,7 Ãàç ïðèðîäíûé . . . . . . . . . . . . . . . 0,1 Èç ïðèâåäåííûõ äàííûõ ñòàíîâèòñÿ î÷åâèäíûì, ÷òî íåôòè íà Çåìëå çíà÷èòåëüíî ìåíüøå, ÷åì óãëåé. Ñëåäîâàòåëüíî, óñëîâèÿ, áëàãîïðèÿòíûå äëÿ îáðàçîâàíèÿ íåôòè è ãàçà, âîçíèêàëè â ïðèðîäå ãîðàçäî ðåæå, ÷åì äëÿ îáðàçîâàíèÿ óãëåé. 1.1. Òåîðèÿ ïðîèñõîæäåíèÿ íåôòè Íåôòü — ïðèðîäíàÿ äèñïåðñíàÿ ñèñòåìà æèäêèõ óãëåâîäîðîäîâ, â êîòîðîé ðàñòâîðåíû ãàçîîáðàçíûå è òâåðäûå âåùåñòâà. Íàðÿäó ñ óãëåâîäîðîäàìè, â íåôòè ïðèñóòñòâóþò ãåòåðîîðãàíè÷åñêèå ãåòåðîàòîìíûå ñîåäèíåíèÿ, ñîäåðæàùèå, ïîìèìî óãëåðîäà è âîäîðîäà, àçîò, ñåðó, êèñëîðîä è äðóãèå ýëåìåíòû. Èíûìè ñëîâàìè, íåôòü — ýòî øèðîêèé êîìïëåêñ ãàçîîáðàçíûõ, æèäêèõ è òâåðäûõ óãëåâîäîðîäíûõ ñîåäèíåíèé. Îñíîâíîé òðóäíîñòüþ, ñòîÿùåé ïåðåä èññëåäîâàòåëÿìè ïðîèñõîæäåíèÿ «ïðèðîäíîé íåôòè», ÿâëÿåòñÿ íåäîñòàòîê ïðÿìûõ è óáåäèòåëüíûõ ôàêòîâ åå îáðàçîâàíèÿ — îòñóòñòâèå â íåé ñàìîé îñòàòêîâ èñõîäíîé îðãàíè÷åñêîé òêàíè. Èññëåäîâàòåëü ìîæåò ëèøü îïåðèðîâàòü ïðåäïîëîæåíèÿìè è êîñâåííûìè ôàêòàìè, ÷òî äîïóñêàåò èõ ðàçëè÷íîå òîëêîâàíèå. Áîëüøèíñòâî ãåîëîãîâ
ïîääåðæèâàþò ãèïîòåçó îá îáðàçîâàíèè íåôòè èç æèâîé ìàòåðèè.  çàùèòó ãèïîòåçû íåîðãàíè÷åñêîãî ïðîèñõîæäåíèÿ íåôòè òàêæå ìîæíî ïðèâåñòè âåñêèå ñîîáðàæåíèÿ êàê ãåîëîãè÷åñêîãî, òàê è õèìè÷åñêîãî õàðàêòåðà.  ñîâðåìåííîì íàó÷íîì ìèðå ñóùåñòâóþò äâå îñíîâíûå ãèïîòåçû î ïðîèñõîæäåíèè íåôòè. Ðàññìîòðèì êàæäóþ èç íèõ â îòäåëüíîñòè. Ñóùíîñòü áèîãåííîé (îðãàíè÷åñêîé) òåîðèè çàêëþ÷àåòñÿ â ñëåäóþùåì. Âñå ãîðþ÷èå óãëåðîäèñòûå èñêîïàåìûå (íåôòü, ãàç, óãîëü, ãîðþ÷èå ñëàíöû) ÿâëÿþòñÿ ãåíåòè÷åñêè ðîäñòâåííûìè îáðàçîâàíèÿìè. Âñå îíè âîçíèêëè èç îòìåðøèõ îñòàòêîâ æèâûõ îðãàíèçìîâ, îáèòàâøèõ íà Çåìëå â ðàçíûå ãåîëîãè÷åñêèå ýïîõè. Èñòî÷íèêîì îáðàçîâàíèÿ íåôòè ÿâëÿþòñÿ îðãàíè÷åñêèå îñòàòêè ïðåèìóùåñòâåííî íèçøèõ ðàñòèòåëüíûõ (ïëàíêòîí, âîäîðîñëè è äð.) è æèâîòíûõ îðãàíèçìîâ (ðà÷êè, áàêòåðèè è äð.), îáèòàâøèõ â òîëùå âîäû è íà äíå âîäîåìîâ. Ïîä äåéñòâèåì îêðóæàþùåé ñðåäû âîäîåìîâ ïðîèñõîäèëî ðàçëîæåíèå îòìåðøèõ îðãàíèçìîâ.  ðåçóëüòàòå íåôòü ñîäåðæèò ñîåäèíåíèÿ ñ óíàñëåäîâàííîé ñòðóêòóðîé èñõîäíîãî ðàñòèòåëüíîãî ìàòåðèàëà è ñîåäèíåíèÿ, ïîëó÷åííûå â ðåçóëüòàòå åãî äàëüíåéøèõ ïðåâðàùåíèé. Âïåðâûå ãèïîòåçà îá îðãàíè÷åñêîì ïðîèñõîæäåíèè íåôòè áûëà âûñêàçàíà Ì. Â. Ëîìîíîñîâûì åùå â 1763 ã. Ïî ìíåíèþ Ì. Â. Ëîìîíîñîâà, íåôòü îáðàçîâàëàñü ïîä âîçäåéñòâèåì «ïîäçåìíîãî îãíÿ íà îêàìåíåëûå óãîëüÿ», â ðåçóëüòàòå ÷åãî âîçíèêëè àñôàëüòû, íåôòè è «êàìåííûå ìàñëà». Ïîçæå áûëî ïðîâåäåíî ìíîæåñòâî ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðàáîò â ïîäòâåðæäåíèå ýòîé ãèïîòåçû.  1932 ã. È. Ì. Ãóáêèí, êàçàëîñü áû, îêîí÷àòåëüíî ñôîðìóëèðîâàë ïîëîæåíèÿ î áèîãåííîì ïðîèñõîæäåíèè íåôòè.  êà÷åñòâå èñõîäíîãî âåùåñòâà äëÿ îáðàçîâàíèÿ íåôòè îí ðàññìàòðèâàë ñàïðîïåëü. Ñàïðîïåëü — îðãàíè÷åñêèå èëû, ñîñòîÿùèå èç ðàçëîæèâøèõñÿ îñòàòêîâ ïðåèìóùåñòâåííî íèçøèõ âîäîðîñëåé è ìèêðîîðãàíèçìîâ âîäîåìîâ. Ïî ìåðå ïîãðóæåíèÿ ñàïðîïåëåâîãî ïëàñòà, îáîãàùåííîãî îðãàíè÷åñêèìè îñòàòêàìè, â ãëóáèíó çåìíûõ íåäð â íåì âîçðàñòàþò äàâëåíèÿ è òåìïåðàòóðû.  ðåçóëüòàòå òåðìîêàòàëèòè÷åñêèõ ïðîöåññîâ îðãàíè÷åñêîå âåùåñòâî ïðåâðàùàëîñü â íåôòü. È. Ì. Ãóáêèí ñ÷èòàë ïðîöåññ íåôòåîáðàçîâàíèÿ äëèòåëüíûì, íåïðåðûâíûì è ïîñòàäèéíûì. Îí âûäåëÿë ñëåäóþùèå ýòàïû îáðàçîâàíèÿ íåôòè è ãàçà: íàêîïëåíèå îðãàíè÷åñêîãî ìàòåðèàëà â îñàäêàõ, îáðàçîâàíèå ðàññåÿííîé íåôòè, âûòåñíåíèå ýòîé íåôòè èç ìàòåðèíñêèõ îòëîæåíèé â ïîðèñòûå ïîðîäû (ïåñêè, ïåñ÷àíè 8 1. Õèìèÿ íåôòè è ïðèðîäíîãî ãàçà
êè, èçâåñòíÿêè). Ïîä ìàòåðèíñêèìè îòëîæåíèÿìè È. Ì. Ãóáêèí ïîíèìàë ïîðîäû, êîòîðûå ïåðâîíà÷àëüíî áûëè îáîãàùåíû îðãàíè÷åñêèìè âåùåñòâàìè, à â äàëüíåéøåì ïîñëóæèëè èñòî÷íèêîì íåôòè è ãàçà. Òàêèìè ïîðîäàìè ìîãóò áûòü ãëèíèñòûå èëè èçâåñòíÿêîâûå òîëùè. Îáîñíîâàííîñòü äàííîé ãèïîòåçû î ïðîèñõîæäåíèè íåôòè ïîäòâåðæäàåòñÿ ðàñïîëîæåíèåì ïðèðîäíûõ ìåñòîðîæäåíèé íåôòè, êîòîðûå ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïëàñòû ïðîíèöàåìûõ ïîðîä (ïåñêè, ïåñ÷àíèêè, èçâåñòíÿêè), çàêëþ÷åííûå ìåæäó ñëîÿìè íåïðîíèöàåìûõ ïîðîä (íàïðèìåð, ãëèí). Âçãëÿäû È. Ì. Ãóáêèíà íà îáðàçîâàíèå íåôòè ëåæàò â îñíîâå ñîâðåìåííîé îðãàíè÷åñêîé òåîðèè ñ òîé ëèøü ðàçíèöåé, ÷òî â êà÷åñòâå èñõîäíîãî âåùåñòâà òåïåðü ðàññìàòðèâàþò íå òîëüêî ñàïðîïåëèòîâûå, íî è ñàïðîïåëèòî-ãóìóñîâûå âåùåñòâà. Ãóìóñîâûå âåùåñòâà îáðàçóþòñÿ â ðåçóëüòàòå ðàçëîæåíèÿ îðãàíè÷åñêèõ îñòàòêîâ ïðåèìóùåñòâåííî âûñøèõ (íàçåìíûõ) ðàñòåíèé. Àêàäåìèê È. Ì. Òðîôèìóê, äîïîëíèâ è óòî÷íèâ îñíîâîïîëàãàþùèå âçãëÿäû àêàäåìèêà È. Ì. Ãóáêèíà, ïðåäëîæèë âûäåëèòü ïÿòü îñíîâíûõ ñòàäèé îáðàçîâàíèÿ íåôòè. Ïåðâàÿ ñòàäèÿ — îñàäêîíàêîïëåíèå: ïîñëå îòìèðàíèÿ îñòàòêè ðàñòèòåëüíûõ è æèâîòíûõ îðãàíèçìîâ âûïàäàþò íà äíî ìîðñêèõ èëè îçåðíûõ áàññåéíîâ è íàêàïëèâàþòñÿ â èëàõ, ðàññåèâàÿñü ñðåäè ïðèâíåñåííûõ èëè îáðàçóåìûõ íà ìåñòå ìèíåðàëüíûõ îñàäêîâ. Âòîðàÿ ñòàäèÿ — áèîõèìè÷åñêàÿ: íàêîïëåííûé íà äíå áàññåéíîâ îðãàíè÷åñêèé îñàäîê ìåäëåííî ïðåîáðàçóåòñÿ, óïëîòíÿåòñÿ, ÷àñòè÷íî îáåçâîæèâàåòñÿ çà ñ÷åò ïðîòåêàíèÿ áèîõèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â óñëîâèÿõ îãðàíè÷åííîãî äîñòóïà êèñëîðîäà. Òðåòüÿ ñòàäèÿ — ïðîòîêàòàãåíåç: ïëàñò îðãàíè÷åñêèõ îñàäêîâ ìåäëåííî îïóñêàåòñÿ íà ãëóáèíó, ïîêðûâàÿñü ñâåðõó ñëîåì íîâûõ ìîëîäûõ îñàäêîâ. Ïî ìåðå ïîãðóæåíèÿ â ïëàñòå ìåäëåííî ïîâûøàþòñÿ äàâëåíèå è òåìïåðàòóðà. Áèîõèìè÷åñêèå ïðîöåññû âñëåäñòâèå ãèáåëè ìèêðîîðãàíèçìîâ ïîëíîñòüþ çàòóõàþò. ×åòâåðòàÿ ñòàäèÿ — ìåçîêàòàãåíåç: îñàäîê ïîãðóæàåòñÿ íà ãëóáèíó 3—4 êì, òåìïåðàòóðà âîçðàñòàåò äî 150 °C. Îðãàíè÷åñêîå âåùåñòâî ïîäâåðãàåòñÿ àêòèâíîé òåðìîêàòàëèòè÷åñêîé äåñòðóêöèè ñ îáðàçîâàíèåì çíà÷èòåëüíîãî êîëè÷åñòâà ïîäâèæíûõ áèòóìèíîçíûõ âåùåñòâ (íåôòè è íåôòåïðîäóêòîâ), ñîäåðæàùèõ ïðàêòè÷åñêè âåñü êîìïëåêñ óãëåâîäîðîäîâ íåôòÿíîãî ðÿäà. Ïðè äàëüíåéøåì ïîãðóæåíèè îñàäî÷íûõ ïîðîä ïðîöåññ ãåíåðàöèè óãëåâîäîðîäîâ çàòèõàåò. 1.1. Òåîðèÿ ïðîèñõîæäåíèÿ íåôòè 9
Ïÿòàÿ ñòàäèÿ — àïîêàòàãåíåç — ïðîòåêàåò íà ãëóáèíå áîëåå 4,5 êì, ãäå òåìïåðàòóðà 180—250 °C. Ñ ðîñòîì ãëóáèíû îñàäî÷íûõ ïîðîä íåôòü ñòàíîâèòñÿ áîëåå ëåãêîé ñ ïðåîáëàäàíèåì äîëè àëêàíîâ, îáîãàùàåòñÿ íèçêîêèïÿùèìè óãëåâîäîðîäàìè. Çàëåæè íåôòè ïîñòåïåííî çàìåùàþòñÿ ñíà÷àëà ãàçîâûìè êîíäåíñàòàìè — ñìåñüþ ëåãêîêèïÿùèõ íåôòÿíûõ óãëåâîäîðîäîâ, íàõîäÿùèõñÿ â çåìíûõ íåäðàõ â ãàçîîáðàçíîì ñîñòîÿíèè, à ïðè îõëàæäåíèè è ñíèæåíèè äàâëåíèÿ äî àòìîñôåðíîãî ðàñïàäàþùèõñÿ íà æèäêóþ (êîíäåíñàò) è ãàçîâóþ ñîñòàâëÿþùèå. Çàòåì ãàçîêîíäåíñàòû ñìåíÿþòñÿ ïðèðîäíûì ãàçîì, ñîñòîÿùèì ïðåèìóùåñòâåííî èç ìåòàíà.  ïðîöåññå îáðàçîâàíèÿ íåôòü ñïîñîáíà ïåðåìåùàòüñÿ â çåìíîé êîðå ïî ïðîíèöàåìûì ïîðîäàì íå òîëüêî â ãëóáèíó. Ïðè ýìèãðàöèè ê ïîâåðõíîñòè íåôòü òåðÿåò ëåãêèå ôðàêöèè, îêèñëÿåòñÿ è óòÿæåëÿåòñÿ. Îíà õàðàêòåðèçóåòñÿ ïîâûøåííîé ïëîòíîñòüþ, íèçêèì ñîäåðæàíèåì áåíçèíîâûõ ôðàêöèé è âûñîêèì ñîäåðæàíèåì òÿæåëûõ âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ âåùåñòâ.  ñâåòå íîâåéøèõ ìèðîâûõ äîñòèæåíèé íàóêè î íåôòè ãèïîòåçà àêàäåìèêà È. Ì. Òðîôèìóêà î ïðîèñõîæäåíèè íåôòè êàæåòñÿ íàèáîëåå ïðàâäîïîäîáíîé. Íàðàâíå ñ áèîãåííîé òåîðèåé ðàçâèâàëàñü è àáèîãåííàÿ (íåîðãàíè÷åñêàÿ) òåîðèÿ ïðîèñõîæäåíèÿ íåôòè. Ãèïîòåçó àáèîãåííîãî ïðîèñõîæäåíèÿ íåôòè âûñêàçàë Ä. È. Ìåíäåëååâ â 1877 ã.  îñíîâå ýòîé òåîðèè ëåæèò âîçìîæíîñòü îáðàçîâàíèÿ óãëåâîäîðîäîâ ïðè âçàèìîäåéñòâèè ðàñïëàâëåííûõ êàðáèäîâ ìåòàëëîâ ñ âîäîé. ÑàÑ2 2Í2Î Ñ2Í2 Ñà(ÎÍ)2. Ê ñîæàëåíèþ, ýòà ãèïîòåçà íå îáúÿñíÿëà ïðè÷èí ìíîãîîáðàçèÿ ñîñòàâà íåôòåé äàæå â îäíîì ìåñòîðîæäåíèè, à òàêæå òîãî, ÷òî íåôòü îáíàðóæèâàþò â îñàäî÷íûõ ïîðîäàõ, ñîäåðæàùèõ îñòàòêè æèâûõ îðãàíèçìîâ.  1892 ã. Â. Ä. Ñîêîëîâ ïðåäëîæèë «êîñìè÷åñêóþ» ãèïîòåçó íåîðãàíè÷åñêîãî ïðîèñõîæäåíèÿ íåôòè. Ñîãëàñíî ýòîé ãèïîòåçå íåôòü îáðàçîâàëàñü èç ïåðâè÷íûõ óãëåâîäîðîäîâ êîñìîñà, ïîïàâøèõ íà Çåìëþ âìåñòå ñ äðóãèìè ôîðìàìè êîñìè÷åñêîé ìàòåðèè â ýïîõó ôîðìèðîâàíèÿ Çåìëè è äðóãèõ ïëàíåò Ñîëíå÷íîé ñèñòåìû. Ýòî ïðåäïîëîæåíèå íå ëèøåíî ñìûñëà, ïîñêîëüêó â õâîñòàõ êîìåò çàìå÷åíî ïðèñóòñòâèå óãëåâîäîðîäíûõ ãàçîâ è àòîìîâ óãëåðîäà, à âîäîðîä äîâîëüíî øèðîêî ðàñïðîñòðàíåí â êîñìîñå. 10 1. Õèìèÿ íåôòè è ïðèðîäíîãî ãàçà
К покупке доступен более свежий выпуск
Перейти