Углеводороды имеют большое народнохозяйственное значение, так как служат важнейшим видом сырья для получения почти всей продукции современной промышленности органического синтеза и широко используются в энергетических целях. В них как бы аккумулированы солнечное тепло и энергия, которые освобождаются при сжигании. Торф, каменный уголь, горючие сланцы, нефть, природные и попутные нефтяные газы содержат углерод, соединение которого с кислородом при горении сопровождается выделением тепла.
| каменный уголь | торф | нефть | природный газ |
| |  |
||
| твердый | твердый | жидкость | газ |
| без запаха | без запаха | резкий запах | без запаха |
| однородный состав | однородный состав | смесь веществ | смесь веществ |
| горная порода темного цвета с большим содержанием горючего вещества, возникшего вследствие захоронения в осадочных толщах скоплений различных растений | скопление полуперепревшей растительной массы, накопившейся на дне болот и заросших озер | природная горючая маслянистая жидкость, состоит из смеси жидких и газообразных углеводородов | смесь газов, образовавшихся в недрах Земли при анаэробном разложении органических веществ, газ относится к группе осадочных горных пород |
| Теплотворная способность - количество калорий, выделяемых при сжигании 1 кг топлива | |||
| 7 000 - 9 000 | 500 - 2 000 | 10000 - 15000 | ? |
Каменный уголь.
Уголь всегда являлся перспективным сырьем для получения энергии и многих химических продуктов.
Первым крупным потребителем угля с XIX века является транспорт, затем уголь стали использовать для производства электроэнергии, металлургического кокса, получения при химической переработке разнообразных продуктов, углеграфитовых конструкционных материалов, пластических масс, горного воска, синтетического, жидкого и газообразного высококалорийного топлива, высокоазотистых кислот для производства удобрений.
Каменный уголь - сложная смесь высокомолекулярных соединений, в состав которых входят следующие элементы: С, Н, N, О, S. Каменный уголь, как и нефть, содержит большое количество различных органических веществ, а также и неорганические вещества, такие, например, как вода, аммиак, сероводород и конечно же сам углерод – уголь.
Переработка каменного угля идет по трем основным направлениям: коксование, гидрирование и неполное сгорание. Одним из основных способов переработки каменного угля является коксование – прокаливание без доступа воздуха в коксовых печах при температуре 1000–1200°С. При этой температуре без доступа кислорода каменный уголь подвергается сложнейшим химическим превращениям, в результате которых образуется кокс и летучие продукты:
1. коксовый газ (водород, метан, угарный и углекислый газы, примеси аммиака, азота и других газов);
2. каменноугольная смола (несколько сотен различных органических веществ, в том числе бензол и его гомологи, фенол и ароматические спирты, нафталин и различные гетероциклические соединения);
3. надсмольная, или аммиачная, вода (растворенный аммиак, а также фенол, сероводород и другие вещества);
4. кокс (твердый остаток коксования, практически чистый углерод).
Остывший кокс отправляют на металлургические заводы.
При охлаждении летучих продуктов (коксовый газ) конденсируются каменноугольная смола и аммиачная вода.
Пропуская несконденсированные продукты (аммиак, бензол, водород, метан, СО 2 , азот, этилен и др.) через раствор серной кислоты выделяют сульфат аммония, который используется в качестве минерального удобрения. Бензол поглощают растворителем и отгоняют из раствора. После этого коксовый газ используется как топливо или как химическое сырье. Каменноугольная смола получается в незначительных количествах (3%). Но, учитывая масштабы производства, каменноугольная смола рассматривается как сырье для получения ряда органических веществ. Если от смолы отогнать продукты, кипящие до 350°С, то остается твердая масса – пек. Его применяют для изготовления лаков.
Гидрирование угля осуществляется при температуре 400–600°С под давлением водорода до 25 МПа в присутствии катализатора. При этом образуется смесь жидких углеводородов, которая может быть использована как моторное топливо. Получение жидкого топлива из угля. Жидкое синтетическое топливо - это высокооктановый бензин, дизельное и котельное топливо. Чтобы получить жидкое топливо из угля, необходимо увеличить в нем содержание водорода путем гидрирования. Гидрогенизацию проводят с использованием многократной циркуляции, которая позволяет превратить в жидкость и газы всю органическую массу угля. Достоинством этого метода является возможность гидрирования низкосортного бурого угля.
Газификация угля позволит использовать низкокачественные бурый и каменный угли на теплоэлектростанциях, не загрязняя окружающую среду соединениями серы. Это единственный метод получения концентрированного монооксида углерода (угарного газа) СО. Неполное сгорание угля дает оксид углерода (II). На катализаторе (никель, кобальт) при обычном или повышенном давлении из водорода и СО можно получить бензин, содержащий предельные и непредельные углеводороды:
nCO + (2n+1)H 2 → C n H 2n+2 + nH 2 O;
nCO + 2nH 2 → C n H 2n + nH 2 O.
Если сухую перегонку угля проводить при 500–550°С, то получают деготь, который наряду с битумом используется в строительном деле как связующий материал при изготовлении кровельных, гидроизоляционных покрытий (рубероид, толь и др.).
В природе каменный уголь находится в следующих регионах: Подмосковный бассейн, Южно-Якутский бассейн, Кузбасс, Донбасс, Печорский бассейн, Тунгусский бассейн, Ленский бассейн.
Природный газ.
Природный газ – смесь газов, основным компонентом которой является метан CH 4 (от 75 до 98% в зависимости от месторождения), остальное приходится на долю этана, пропана, бутана и небольшого количества примесей – азота, оксида углерода (IV), сероводорода и паров воды, и, практически всегда, – сероводород и органические соединения нефти - меркаптаны. Именно они сообщают газу специфический неприятный запах, а при сжигании приводят к образованию токсичного диоксида серы SO 2 .
Обычно чем выше молекулярная масса углеводорода, тем меньше его содержится в природном газе. Состав природного газа различных месторождений неодинаков. Средний состав его в процентах по объему следующий:
| СН 4 | С 2 Н 6 | С 3 Н 8 | С 4 Н 10 | N 2 и другие газы |
| 75-98 | 0,5 - 4 | 0,2 – 1,5 | 0,1 – 1 | 1-12 |
Метан образуется при анаэробном (без доступа воздуха) сбраживании растительных и животных остатков, поэтому образуется в донных отложениях и носит название "болотного" газа.
Залежи метана в гидратированной кристаллической форме, так называемый метангидрат, обнаружены под слоем вечной мерзлоты и на больших глубинах океанов. При низких температурах (−800ºC) и высоких давлениях молекулы метана размещаются в пустотах кристаллической решетки водяного льда. В ледовых пустотах одного кубометра метангидрата "законсервировано" 164 кубометра газа.
Куски метангидрата выглядят как грязный лед, но на воздухе сгорают желто-синим пламенем. По приблизительным оценкам, на планете хранится от 10 000 до 15 000 гигатонн углерода в виде метангидрата ("гига" равен 1 миллиарду). Такие объемы во много раз превышают все известные на сегодняшний день запасы природного газа.
Природный газ является возобновляемым природным ресурсом, так как синтезируется в природе непрерывно. Его еще называют "биогазом". Поэтому перспективы благополучного существования человечества многие ученые-экологи связывают сегодня именно с использованием газа в качестве альтернативного топлива.
В качестве горючего природный газ имеет большие преимущества перед твердым и жидким топливом. Теплота сгорания его значительно выше, при сжигании он не оставляет золы, продукты сгорания значительно более чистые в экологическом отношении. Поэтому около 90% всего объема добываемого природного газа сжигается в качестве топлива на тепловых электростанциях и в котельных, в термических процессах на промышленных предприятиях и в быту. Около 10% природного газа используют как ценное сырье для химической промышленности: для получения водорода, ацетилена, сажи, различных пластмасс, медикаментов. Из природного газа выделяют метан, этан, пропан и бутан. Продукты, которые можно получить из метана, имеют важное промышленное значение. Метан используется для синтеза многих органических веществ − синтез-газа и дальнейшего синтеза на его основе спиртов; растворителей (четыреххлористого углерода, хлористого метилена и др.); формальдегида; ацетилена и сажи.
Природный газ образует самостоятельные месторождения. Основные месторождения природных горючих газов расположены в Северной и Западной Сибири, Волго-Уральском бассейне, на Северном Кавказе (Ставрополе), в Республике Коми, Астраханская область, Баренцево море.
Ископа́емое то́пливо - это нефть, каменный уголь, горючий сланец, природный газ и его гидраты, торф и другие горючие минералы и вещества из группы каустобиолитов, применяемые в основном как топливо, добываемые под землёй или открытым способом. Ископаемые виды топлива формируются из окаменелых останков отмерших растений в процессе разложения в анаэробных условиях под воздействием тепла и давления в земной коре в течение миллионов лет. Уголь и торф - топливо, образующееся по мере накопления и разложения останков животных и растений. Ископаемые виды топлива являются невозобновимым природным ресурсом, так как накапливались миллионы лет. Согласно данным Управления по энергетической информации (Energy Information Administration), в 2007 году в качестве первичных источников энергии использовались: нефть - 36,0 %, уголь - 27,4 %, природный газ - 23,0 %, в общей сложности доля ископаемого топлива составила 86,4 % от всех источников (ископаемых и неископаемых) потребляемой первичной энергии в мире. Следует отметить, что в состав неископаемых источников энергии включены: гидроэлектростанции - 6,3 %, ядерное - 8,5 %, и другие (геотермальная, солнечная, приливная, энергия ветра, сжигания древесины и отходов) в размере 0,9 %.
Нефть (греч. ναφθα, или через тур. neft, от персидск. нефт; восходит к аккад. напатум - вспыхивать, воспламеняться) - природная маслянистая горючая жидкость, состоящая из сложной смеси углеводородов и некоторых других органических соединений. По цвету нефть бывает красно-коричневого, иногда почти чёрного цвета, хотя иногда встречается и слабо окрашенная в жёлто-зелёный цвет и даже бесцветная нефть; имеет специфический запах, распространена в осадочных породах Земли. Нефть известна человечеству с древнейших времён. Однако в наши дни нефть является одним из важнейших для человечества полезным ископаемым.
Уголь - вид ископаемого топлива, образовавшийся из частей древних растений под землей без доступа кислорода. Международное название углерода происходит от лат. carbō («уголь»). Уголь был первым из используемых человеком видов ископаемого топлива. Он позволил совершить промышленную революцию, которая, в свою очередь, способствовала развитию угольной промышленности, обеспечив её более современной технологией. Уголь, подобно нефти и газу, представляет собой органическое вещество, подвергшееся медленному разложению под действием биологических и геологических процессов. Основа образования угля - растительные остатки. В зависимости от степени преобразования и удельного количества углерода в угле различают четыре его типа:
бурые угли (лигниты); каменные угли; антрациты; графиты.
В западных странах имеет место несколько иная классификация - лигниты, суббитуминозные угли, битуминозные угли, антрациты и графиты, соответственно.
Горючий сланец - полезное ископаемое из группы твёрдых каустобиолитов, дающее при сухой перегонке значительное количество смолы (близкой по составу к нефти). Сланцы в основном образовались 450 миллионов лет тому назад на дне моря из растительных и животных остатков. Горючий сланец состоит из преобладающих минеральных (кальциты, доломит, гидрослюды, монтмориллонит, каолинит, полевые шпаты, кварц, пирит и других) и органических частей (кероген), последняя составляет 10-30 % от массы породы и только в сланцах самого высокого качества достигает 50-70 %. Органическая часть является био- и геохимически преобразованным веществом простейших водорослей, сохранившим клеточное строение (талломоальгинит) или потерявшим его (коллоальгинит); в виде примеси в органической части присутствуют измененные остатки высших растений (витринит, фюзенит, липоидинит).
Приро́дный газ - смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ. Относится к полезным ископаемым. 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 нефти или воде. При стандартных условиях (101,325 кПа и 20 °C) природный газ находится только в газообразном состоянии. Также природный газ может находиться в кристаллическом состоянии в виде естественных газогидратов.
Га́зовые гидра́ты (также гидраты природных газов или клатраты) - кристаллические соединения, образующиеся при определённых термобарических условиях из воды и газа. Название «клатраты» (от лат. clathratus - «сажать в клетку»), было дано Пауэллом в 1948 году. Гидраты газа относятся к нестехиометрическим соединениям, то есть соединениям переменного состава.
Сла́нцевый приро́дный газ (англ. shale gas) - природный газ, добываемый из горючих сланцев и состоящий преимущественно из метана.
Торф (нем. Torf) - горючее полезное ископаемое; образовано скоплением остатков растений, подвергшихся неполному разложению в условиях болот. Содержит 50-60 % углерода. Теплота сгорания (максимальная) - 24 МДж/кг. Используется комплексно как топливо, удобрение, теплоизоляционный материал и так далее. Для болота характерно отложение на поверхности почвы неполно разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. Слой торфа в болотах не менее 30 см (если меньше, то это заболоченные земли).
Ископаемые виды топлива содержат высокий процент углерода и включают ископаемый уголь, нефть и природный газ. В свою очередь, нефть, газ, а также ископаемый уголь образовались из отложений когда-то живших организмов под воздействием высокой температуры, давления и анаэробного разложения погребённых под слоем осадочных пород мёртвых организмов. Возраст организмов в зависимости от вида ископаемого топлива составляет, как правило, миллионы лет, а иногда превышает 650 миллионов лет. Более 80 % нефти и газа, которые используются в настоящее время, сформировались в наслоениях, которые образовались в мезозое и в третичный период между 180 и 30 млн лет назад из морских микроорганизмов, накопившихся в виде осадочных пород на морском дне.
Основные составляющие нефти, а также газа сформировались в то время, когда органические остатки ещё не полностью окислились, а углерод, углеводород и подобные им компоненты присутствовали в небольших количествах. Осадочные породы покрыли остатки этих веществ. Температура и давление увеличились, и жидкий углеводород скопился в пустотах скал.
В отношении происхождения нефти и природного газа существует альтернативная гипотеза, которая пытается объяснить образование некоторых аномальных месторождений нефти.
Нефтедобы́ча - подотрасль нефтяной промышленности, отрасль экономики, занимающаяся добычей природного полезного ископаемого - нефти. Раскопками на берегу Евфрата установлено существование нефтяного промысла за 6 000-4 000 лет до нашей эры. Её применяли в качестве топлива, а нефтяные битумы - в строительном и дорожном деле. Известна нефть была и в Древнем Египте, где она использовалась для бальзамирования покойников. Несмотря на то, что начиная с XVIII века предпринимались отдельные попытки очищать нефть, тем не менее, она до второй половины XIX века использовалась в основном в натуральном виде. Однако пристальное внимание нефть привлекла к себе только после того, как было доказано в России заводской практикой братьев Дубининых (с 1823), а в Америке - химиком Б. Силлиманом (1855), что из неё можно выделить керосин - осветительное масло, подобное фотогену, получившему на тот момент широкое распространение и вырабатывавшемуся из некоторых видов каменных углей и сланцев. Этому способствовал разработанный в середине XIX века новый способ добычи нефти с помощью буровых скважин вместо колодцев (шахт). Промышленным способом первая (разведочная) нефтяная скважина была пробурена на Апшеронском полуострове в 1847 году, первая эксплуатационная скважина пробурена на р. Кудако на Кубани в 1864 году. В США первая скважина пробурена в 1859 году. При разработке нефтяных месторождений в пласт закачивают пресную воду (для поддержания давления в пласте), в том числе в смеси с попутным нефтяным газом (Водогазовое воздействие) или различными химическими веществами для увеличения нефтеотдачи и борьбы с обводненностью добывающих скважин. В связи с тем, что запасы нефти на суше истощаются, дальнейшее совершенствование технологии добывающей подотрасли нефтяной промышленности позволило начать разработку нефтяных месторождений континентального шельфа с помощью нефтяных платформ.
Для извлечения угля с больших глубин издавна человечеством используются шахты. Самые глубокие шахты на территории Российской Федерации добывают уголь с глубины чуть более 1 200 метров. В угленосных отложениях наряду с углём содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырьё для стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения. Применение струй в качестве инструмента разрушения в исполнительных органах очистных и проходческих комбайнов представляет особый интерес. При этом наблюдается постоянный рост в разработке техники и технологии разрушения угля, горных пород высокоскоростными струями непрерывного, пульсирующего и импульсного действия.
Газифика́ция угля - современные газогенераторы обладают мощностью для трансформации твёрдого топлива от 60 000 м³/ч до 80 000 м³/ч. Техника газификации развивается в направлении повышения производительности (до 200 000 м³/ч) и повышения КПД (до 90 %) путём повышения температуры и давления данного технологического процесса (до +2 000 °C и 10 МПа соответственно). Проводились опыты по подземной газификации углей, добыча которых по различным причинам экономически невыгодна.
СИБИРСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПОТРЕБИТЕЛЬСКОЙ КООПЕРАЦИИ
ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА
На тему: Органические виды топлива и их запасы на земле.
Выполнила студентка гр. 261
Кулакова А.В.
Проверил: Степанов Н.П.
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.
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 |
||
|
Дальний Восток и Океания |
||
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 |
|
|
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.
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).
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.
... 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 ...
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...
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
Бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Воронежской области
Россошанский медицинский колледж
Тема: «Нефть, природный и попутный нефтяной газ и каменный уголь»
Выполнила студентка 101 группы
Ковальской Виктории
Проверила преподаватель: Гринёва Н. А.
г. Россошь 2015
Введение
Нефть, природный и попутные газы, каменный уголь.
Основными источниками углеводородов являются природный и попутные нефтяные газы, нефть и каменный уголь.
крекинг нефть газ уголь
Нефть - жидкое горючее ископаемое темно-бурого цвета с плотностью 0,70 - 1,04 г/см³. Нефть представляет собой сложную смесь веществ - преимущественно жидких углеводородов. По составу нефти бывают парафиновыми, нафтеновыми и ароматическими. Однако наиболее часто встречается нефть смешанного типа. Кроме углеводородов, в состав нефти входят примеси органических кислородных и сернистых соединений, а также вода <#"justify">Природный и попутный нефтяной газы
Природный газ. В состав природного газа входит в основном метан (около 93%). Кроме метана <#"justify">Каменный уголь
Каменный уголь. Переработка каменного угля идет по трем основным направлениям: коксование, гидрирование и неполное сгорание. Коксование происходит в коксовых печах при температуре 1000-1200 °С. При этой температуре без доступа кислорода каменный уголь подвергается сложнейшим химическим превращениям, в результате которых образуется кокс и летучие продукты. Остывший кокс отправляют на металлургические заводы. При охлаждении летучих продуктов (коксовый газ) конденсируются каменноугольная смола и аммиачная вода <#"justify">+ (2n+1)H2 → CnH2n+2 + nH2O;
nCO + 2nH2 → CnH2n + nH2O.
Если сухую перегонку угля проводить при 500-550 °С, то получают деготь, который наряду с битумом используется в строительном деле как связующий материал при изготовлении кровельных, гидроизоляционных покрытий (рубероид, толь и др.).
Природная нефть всегда содержит воду, минеральные соли и разного рода механические примеси. Поэтому, прежде чем поступить на переработку, природная нефть подвергается обезвоживанию, обессоливанию и ряду других предварительных операций.
Особенности перегонки нефти:
.Способ получения нефтепродуктов путем отгонки из нефти одной фракции за другой подобно тому, как это осуществляется в лаборатории, для промышленных условий неприемлем.
.Он очень непроизводителен, требует больших затрат и не обеспечивает достаточно четкого распределения углеводородов по фракциям в соответствии с их молекулярной массой.
Всех этих недостатков лишен способ перегонки нефти на непрерывно действующих трубчатых установках: 1.Установка состоит из трубчатой печи для нагревания нефти и ректификационной колонны, где нефть разделяется на фракции (дистилляты) отдельные смеси углеводородов в соответствии с их температурами кипения - бензин, лигроин, керосин и т. д.;
2.В трубчатой печи расположен в виде змеевика длинный трубопровод;
.Печь обогревается горящим мазутом или газом;
.По трубопроводу непрерывно подается нефть, в нем она нагревается до 320-350 °C и в виде смеси жидкости и паров поступает в ректификационную колонну.
Особенности природного газа. Основная составная часть природного газа - метан. Кроме метана, в природном газе присутствуют этан, пропан, бутан. Обычно чем выше молекулярная масса углеводорода, тем меньше его содержится в природном газе. Состав природного газа различных месторождений неодинаков. Средний состав его (в процентах по объему) следующий: а) СН4 - 80-97; б) С2Н6 - 0,5-4,0; в) С3Н8 - 0,2-1,5. В качестве горючего природный газ имеет большие преимущества перед твердым и жидким топливом. Теплота сгорания его значительно выше, при сжигании он не оставляет золы. Продукты сгорания значительно более чистые в экологическом отношении. Природный газ широко используется на тепловых электростанциях, в заводских котельных установках, различных промышленных печах. Способы применения природного газа Сжигание природного газа в доменных печах позволяет сократить расход кокса, снизить содержание серы в чугуне и значительно повысить производительность печи. В настоящее время он начинает применяться в автотранспорте (в баллонах под высоким давлением), что позволяет экономить бензин, снижать износ двигателя и благодаря более полному сгоранию топлива сохранять чистоту воздушного бассейна. Природный газ - важный источник сырья для химической промышленности, и роль его в этом отношении будет возрастать. Из метана получают водород, ацетилен, сажу. Особенности попутного нефтяного газа: .попутный нефтяной газ по своему происхождению тоже является природным газом;
.особое название он получил потому, что находится в залежах вместе с нефтью - он растворен в ней и находится над нефтью, образуя газовую «шапку»; 3) при извлечении нефти на поверхность он вследствие резкого падения давления отделяется от нее.
Способы применения попутного нефтяного газа. Прежде попутный газ не находил применения и тут же на промысле сжигался. В настоящее время его все в большей степени улавливают, так как он, как и природный газ, представляет собой хорошее топливо и ценное химическое сырье. Возможности использования попутного газа даже значительно шире, чем природного; наряду с метаном в нем содержатся значительные количества других углеводородов: этана, пропана, бутана, пентана. Каменный уголь: Каменный уголь - один из самых ценных топливно-энергетических ресурсов человечества. Его называют иногда окаменевшим солнечным светом. В результате длительного разложения и химического преобразования гигантских масс отмерших деревьев и трав, которое происходило в так называемый каменноугольный период-210-280 млн. лет назад, в недрах накопилась подавляющая часть сегодняшних запасов этого сырья. Мировые запасы его превышают 15 триллионов тонн. Каменного угля на нашей планете извлекают много больше, чем любого другого полезного ископаемого: примерно 2,5 млрд. т в год, или около 700 кг на каждого жителя Земли. Применение каменного угля очень разнообразно и широко. Его используют для выработки электроэнергии на тепловых электростанциях, а также сжигают и для других энергетических целей; из него получают кокс для металлургического производства, а при химической переработке делают еще около 300 различных продуктов промышленности. В последнее время возрастает потребление каменного угля для новых целей - получения горного воска, пластмасс, газообразного высококалорийного топлива, высокоуглеродистых углеграфитовых композиционных материалов, редких элементов - германия и галлия. Многие века каменный уголь был и остается одним из основных видов технологического и энергетического топлива, а его значение как сырья для химической промышленности все более возрастает. Поэтому разведываются все новые месторождения угля, строятся карьеры и шахты для его добычи.
Список литературы
1.Алёна Игоревна Титаренко. Шпаргалка по органической химии
