Нафта – це природний вуглеводень, що має різноманітні застосування, включаючи паливо, сировину для хімічної промисловості і виробництво пластиків.
Склад нафти
Є сумішшю вуглеводнів різних класів з невеликою кількістю органічних кисневих, сірчистих і азотних сполук.
Елементний склад нафти:
- Вуглець: 80-88%
- Водень: 11-14,5%
- Сірка: 0,01-6%
- Кисень: 0,005-0,7%
- Азот: 0,001-1,8%
Цей вид палива та сировини відомий своєю великою економічною та стратегічною важливістю. Нафта є одним з найважливіших природних ресурсів у світі.
Колір нафти
Колір нафти залежить від її складу, зокрема від вмісту вуглеводнів різних класів.
Забарвлення червоно-коричневе, буває жовто-зелене і чорне, іноді зустрічається безбарвна нафта.
Основні кольори нафти:
- Світло-жовтий: Нафта, яка містить багато легких вуглеводнів.
- Жовтий: Нафта зі змішаним складом.
- Коричневий: Нафта, яка містить деякі важкі вуглеводні.
- Чорний: Нафта, яка містить багато важких вуглеводнів.
Колір нафти не впливає на її основні фізичні властивості, такі як теплота згоряння або в’язкість. Однак колір нафти може впливати на її використання.
Наприклад, світла нафта зазвичай має більш високу ціну, ніж темна нафта, оскільки вона є більш цінною сировиною для виробництва бензину та інших світлих продуктів.
Темна нафта зазвичай використовується для виробництва важких продуктів, таких як мазут і асфальт.
Фізичні властивості нафти
- Температура плавлення: від -60 до +70 °C.
- Температура кипіння: від 30 до 350 °C.
- Питома вага: 0,75-0,97 г/см³.
- Питома теплота згоряння: 43,7-46,2 МДж/кг.
- Запах: Характерний запах, який залежить від вмісту в нафті органічних сполук.
- Прозорість: Нафта прозора або напівпрозора.
- В’язкість: В’язкість нафти залежить від її складу і температури.
- Електрична провідність: Нафта є поганим провідником електричного струму.
Фізичні властивості нафти можуть варіюватися в залежності від її складу і родовища. Нафта з одного родовища може відрізнятися від нафти з іншого родовища за кольором, запахом, в’язкістю та іншими параметрами.
Хімічні властивості нафти
Нафта може вступати в різні хімічні реакції, такі як:
- Горіння: Нафта легко загоряється і горить з виділенням тепла і світла.
- Окислення: Нафта може окислюватися за допомогою повітря або кисню. Цей процес може призвести до утворення смоли, асфальту та інших продуктів.
- Гідрування: Нафта може гідруватися за допомогою водню. Цей процес може призвести до утворення більш легких вуглеводнів, таких як бензин і дизельне паливо.
- Крекінг: Нафта може піддаватися крекінгу, тобто розщепленню великих молекул вуглеводнів на більш дрібні. Цей процес може призвести до утворення бензину, дизельного палива та інших продуктів.
Фракційний склад нафти
Нафта, після видобутку, проходить процес рефінування або дестиляції, який дозволяє розділити її на різні компоненти, відомі як фракції. Кожна фракція має свої унікальні хімічні та фізичні властивості, і вони використовуються в різних галузях, включаючи виробництво палива та хімічних продуктів.
Основні фракції нафти:
- Бензинова фракція: кипить при температурі від 30 до 200 °C. Використовується для виробництва бензину, гасу, етилену та інших продуктів.
- Дизельна фракція: кипить при температурі від 200 до 350 °C. Використовується для виробництва дизельного палива, мазуту та інших продуктів.
- Мазутна фракція: кипить при температурі від 350 до 500 °C. Використовується для виробництва мазуту, асфальту та інших продуктів.
- Важкі залишки: киплять при температурі вище 500 °C. Використовуються для виробництва асфальту, коксу та інших продуктів.
Нафтопереробні заводи використовують фракційний склад нафти для виробництва різних продуктів.
Як утворюється нафта?
Процес утворення нафти можна розділити на три основні етапи:
- Акумуляція органічних речовин
Перший етап – це накопичення органічних речовин в осадових породах. Ці органічні речовини могли бути залишками рослин і тварин, які жили в колишніх морях і озерах.
- Геологічні процеси
Другий етап – це геологічні процеси, які привели до перетворення органічних речовин на вуглеводні. Ці процеси включають в себе високу температуру і тиск, а також хімічні реакції.
- Утворення покладів нафти
Третій етап – це утворення покладів нафти. Нафта накопичується в тріщинах і пустотах в осадових породах.
Видобуток нафти
Видобуток нафти — це процес вилучення нафти з нафтових родовищ. Видобуток нафти проводиться шляхом буріння свердловин у нафтових родовищах. Буріння свердловин дозволяє нафті підніматися до поверхні.
Існує два основних способи видобутку нафти:
Фонтанний видобуток
Фонтанний видобуток – це найпоширеніший спосіб видобутку нафти. У цьому методі нафта піднімається до поверхні під власним тиском.
Видобуток нафти насосами
Видобуток нафти насосами використовується, коли тиск нафти в родовищі недостатній для її фонтанування. У цьому методі нафту піднімають до поверхні за допомогою насосів.
Видобуток нафти з морських родовищ
Нафта також може видобуватися з морських родовищ. Цей процес називається видобутком нафти з офшорних родовищ. Видобуток нафти з офшорних родовищ проводиться за допомогою бурових платформ, які встановлюються в море.
Видобування сланцевої нафти
Видобування сланцевої нафти – це процес вилучення нафти зі сланців, які є осадовими породами, що містять органічні речовини. Сланці залягають на великій глибині і мають низьку проникність, що ускладнює їх видобуток.
Існує два основних способи видобутку сланцевої нафти:
- Фракінг – це процес розколу гірських порід за допомогою рідини під високим тиском. Фракінг дозволяє збільшити проникність сланців і зробити можливим видобуток нафти.
- Горизонтальне буріння – це процес буріння свердловини під кутом, що дозволяє видобути нафту з більшої площі сланців.
Видобуток сланцевої нафти є відносно новим методом і досі є предметом дискусій.
Переробка нафти
Переробка нафти – це процес, який перетворює нафту на різні продукти, включаючи бензин, дизельне паливо, мазут, реактивне паливо та інші. Переробка нафти проводиться на нафтопереробних заводах.
Переробка нафти складається з двох основних етапів:
- Первинна переробка
На першому етапі, первинній переробці, нафта нагрівається до високої температури, щоб відокремити різні фракціі нафти. Ці фракції мають різні температури кипіння.
- Вторинна переробка
На другому етапі, вторинній переробці, фракції нафти піддаються додатковим процесам, щоб отримати кінцеві продукти.
До цих процесів відносяться:
Крекінг – це процес розщеплення великих молекул вуглеводнів на більш дрібні.
Гідрування – це процес додавання водню до молекул вуглеводнів.
Риформінг – це процес зміни структури молекул вуглеводнів.
Ізомеризація – це процес переміщення атомів вуглецю в молекулах вуглеводнів.
Нафтопродукти
Нафтопродукти – це різноманітні продукти, які отримуються під час переробки сирої нафти на нафтоочисних заводах. Ці продукти мають різні фізичні та хімічні властивості і знаходять використання в різних галузях, включаючи автомобільний транспорт, промисловість, сільське господарство та багато інших сфер життя.
Ось деякі основні нафтопродукти:
- Бензин: Бензин є одним з найпопулярніших нафтопродуктів і використовується як пальне для автомобілів та інших транспортних засобів з двигунами внутрішнього згоряння.
- Дизельне паливо: Дизельне паливо використовується для дизельних двигунів, які застосовуються в вантажних автомобілях, автобусах, локомотивах та суднах.
- Керосин: Керосин використовується в авіаційній промисловості для пального літаків. Він також використовується для опалення та освітлення.
- Мазут: Мазут є важким нафтопродуктом, який використовується в опалювальних котлах, електростанціях і для виробництва пари в промисловості.
- Пальне для літаків (авіаційне пальне): Цей продукт призначений для використання в реактивних літаках та інших літальних апаратах.
- Сировина для петрохімії: Певні нафтопродукти використовуються як сировина для виробництва хімічних продуктів, включаючи пластики, полімери, добрива та інші хімічні речовини.
- Паливо для суден: Деякі нафтопродукти використовуються як паливо для суден і морського транспорту.
- Смазочні масла: Ці масла використовуються для змащування рухомих деталей у двигунах та машинах.
- Сировина для виробництва асфальту: Важкі нафтопродукти використовуються для виробництва асфальту та будівельних матеріалів.
- Сировина для електроенергії: Деякі нафтопродукти використовуються для виробництва електроенергії в електростанціях.
Історія видобутку нафти
Історія видобутку нафти налічує тисячі років. Перші згадки про використання нафти зустрічаються в шумерських текстах, написаних близько 4000 років до н.е. Шумери використовували нафту для освітлення, медицини та інших цілей.
У Стародавньому Єгипті нафту також використовувалася для освітлення, медицини та для створення бальзамів. У Стародавній Греції та Римі нафту використовувалася для освітлення, медицини та для створення косметики.
У середні віки нафта використовувалася в Європі для освітлення та для виготовлення пороху. У 18 столітті нафта стала використовуватися для виробництва мастил.
У 19 столітті промисловість нафти почала розвиватися. У 1859 році в США був здійснений перший успішний видобуток нафти із свердловини. Цей видобуток призвів до бурхливого розвитку нафтової промисловості в США.
У 20 столітті нафта стала основним джерелом енергії в світі. У цей час були відкриті нові нафтові родовища в різних країнах світу.
У 21 столітті нафта продовжує залишатися важливим джерелом енергії. Однак зростає занепокоєння щодо обмеженості запасів нафти та впливу видобутку нафти на навколишнє середовище.