Нефтяная цивилизация

К О Н Е Ц
Н Е Ф Т Я Н О Й
Ц И В И Л И З А Ц И И
«Нефть – не топливо. Топить можно и ассигнациями!»
Д.И.Менделеев
Приблизительно 90% добываемой нефти используют в
качестве топлива!
Приблизительно 90% всего сырья для органической
промышленности получают из нефти!
Только благодаря синтетике невероятно размножившееся
человечество смогло обеспечить себя одеждой! А синтетику
делают из нефти!
На получение 1 калории сельское хозяйство тратит 10
калорий! Это калории топлива и машинных масел,
производимых из нефти!
Асфальт – это тяжелые фракции нефти!
Все автомобили мира потребляют больше энергии, чем
производят все электростанции мира!
СЫРЬЕВЫЕ РЕСУРСЫ ЗЕМЛИ
Семинар
1) Происхождение угля
2) Неорганическая гипотеза происхождения нефти
3) Органическая теория происхождения нефти
4) Образование природного газа
Соросовский журнал 7, 2001
5) Все, что мы знаем о нефти – взгляд историка. Химия и жизнь 6, 2002
а) нефть в истории древнего мира;
б) «греческий огонь»: 668 г, 941 г, 1139 г;
в) добыча нефти на суше (с. 44);
г) морские месторождения нефти, газа (с. 45);
д) российские богатства (с. 46); е) цена оценок (с.47);
ж) газовый конденсат (с.49, средний столбец).
6) Что такое нефтехимия? Соросовский журнал 2, 1996
7) Минерально-сырьевые ресурсы мира. Соросовский журнал 6, 2001
а) Россия: запасы и извлечение нефти и газа (с.49);
б) главные месторождения нефти, газа, угля (с.50, таблица с. 51);
б) XXI век – замена одного сырья другим, экологические проблемы (с. 54-55)
ПОЧЕМУ СОВРЕМЕННУЮ
ЦИВИЛИЗАЦИЮ НАЗЫВАЮТ
Н Е Ф Т Я Н О Й?
Ч Т О Т А К О Е Н Е Ф Т Ь?
НЕФТЬ – ЭТО КРОВЬ ЦИВИЛИЗАЦИИ
КАКОВЫ ПРОГНОЗИРУЕМЫЕ
З А П А С Ы Н Е Ф Т И н а З е м л е?
СКОЛЬКО НЕФТИ
У Ж Е И З В Л Е Ч Е Н О и з н е д р З е м л и?
ГДЕ
НАХОДЯТСЯ САМЫЕ БОЛЬШИЕ
З А П А С Ы Н Е Ф Т И?
КАК ВЕЛИКА ДОЛЯ НЕФТИ
В ПОТРЕБЛЕНИИ
Э Н Е Р Г О Р Е С У Р С О В?
С К О Л Ь К О С Т О И Т Б А Р Р Е Л Ь Н Е Ф Т И?
Происхождение угля
Происхождение угля достаточно очевидно благодаря находкам
отпечатков листьев и даже целых окаменевших стволов деревьев и было
разгадано еще М.В. Ломоносовым.
Неорганическая гипотеза происхождения нефти
По мнению Менделеева нефть могла образоваться при воздействии
воды на карбид железа Fe3C. Есть подтверждающие геологические факты:
существуют залежи нефти в вулканических и метаморфических породах
(гранитах). Однако речь не идет о залежах промышленного значения.
С позиций сторонников органической теории – это результат миграции
нефти из смежных осадочных пород. Углеводороды, присутствующие в
метеоритах и атмосфере некоторых планет и их спутников, имеют
неорганическое происхождение.
Органическая теория происхождения нефти
Концепция органического, биогенного происхождения нефти была
выдвинута немецким ботаником Потонье в начале XX века. Согласно этой
теории источником нефти является органическое вещество, захороненное в
осадочных породах. Источником этого органического вещества явились
микроскопические растения и животные, включенные в осадочные породы
на дне моря.
Получено решающее доказательство – в нефти обнаружены
органические молекулы, тождественные биогенным углеводородам. Такие
молекулы получили название «биомаркеров».
Нефть образуется на глубине 2-3 км при 80-1000С под весом
вышележащих молодых пород. Залежи нефти и газа образовались 100-200
млн лет назад.
Образование природного газа
На глубине около 6 км при температуре более 1200С образуется газ.
Выделения метана наблюдаются также во всех угленосных толщах, его
взрывы в шахтах нередко имеют катастрофические последствия.
География месторождений нефти и газа
Нефть и газ добывают на суше и в море. Бразилия ведет добычу на
глубине более 1700 м. Открытие месторождений нефти и газа в Северном
море превратило Норвегию и Великобританию из потребителей в
экспортеров.
Богатейшие нефтегазоносные регионы:
 регион Персидского залива;
 Западно-Сибирский бассейн, благодаря запасам газа которого Россия
занимает первое место в мире;
 бассейн Мексиканского залива.
Основные ресурсы нефти и газа сосредоточены в относительно
молодых, мезозойских и кайнозойских отложениях (около 200 млн. лет
назад). В Восточной Сибири добыча ведется из более древних отложений
верхнего протерозоя, они богаты органикой водорослевого происхождения.
Газы природные горючие –
естественные смеси углеводородов
Различают:
– природные газы из чисто газовых месторождений, которые
содержат до 99% метана.
– газы нефтяные попутные, которые находятся в нефти в
растворенном состоянии и выделяются из нее вследствие снижения
давления при подъеме нефти на поверхность земли. Содержат
метан, этан, пропан, бутаны, пентаны. На долю г.н.п. приходится до
30% общей добычи газа в мире, из них 25% сжигается в факелах.
– газовые конденсаты – жидкость, более легкая и светлая, чем
нефть, легче поддается переработке.
– твердые газовые гидраты, содержат метан, парафины, нафтены,
ароматические углеводороды. (Соросовский журнал № 3, 1998).
Нефть – (от персидского нефт, восходит к аккадскому
напатум – вспыхивать, воспламенять) – горючая маслянистая
жидкость, распространенная в осадочной оболочке Земли. Нефть
образовывалась в течение миллионов лет из остатков морских
растений и животных. Большинство залежей на глубине 1-3 км.
Практически всю нефть извлекают с помощью буровых скважин.
Мировые запасы нефти по прогнозу (1985) составляют 250-270
млрд т. Современными методами извлекают 30-40% нефти от
общего количества на данном месторождении. С начала
промышленной добычи (конец 1850-х) до 1985 в мире было
извлечено около 76 млрд т нефти, 70% приходится на 1965-85 гг.
Физические свойства. Нефть – жидкость светло-коричневого
или темно-бурого, почти черного цвета. Средняя молекулярная
масса 220-300. Плотность 0,65-1,05 (обычно 0,82-0,95 г/см3).
Химический состав. Это смесь около 1000 индивидуальных
веществ, большая часть – жидкие углеводороды (80-90% по массе).
В основном парафины и нафтены (циклопарафины), меньше
ароматических углеводородов.
Топливо: 48% в потреблении энергоресурсов (1985).
Исходные вещества для органического синтеза:
– парафины: метан, этан, пропан, бутаны, пентаны, гексаны,
высокомолекулярные углеводороды (n (С) = 10-20);
– нафтены (циклопарафины): циклогексан;
– ароматические(арены): бензол, толуол, этилбензол, ксилолы;
– непредельные(алкены, алкадиены, алкины): этилен, пропилен,
бутадиен, ацетилен.
Химическая энциклопедия, т. 3
Битумы (лат. горная смола). Природные битумы – твердые или
смолоподобные продукты: асфальты, озокериты (горные воски).
Аннотации
ЧТО ТАКОЕ НЕФТЕХИМИЯ
Соросовский журнал 2, 1996
Более 95% производимых в мире органических продуктов получают из
нефти и природного газа, и с сожалением приходится констатировать, что
более 90% ценнейшего углеводородного сырья расходуется пока как топливо.
В статье рассказано об истории нефтехимии, об основных продуктах
нефтепереработки: этилене, окиси этилена, хлористом виниле, пропилене,
бутадиене, бензоле и важнейших веществах, получаемых на их основе.
ПРОБЛЕМА СЫРЬЯ В ОБСТАНОВКЕ ИСТОЩЕНИЯ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ
Соросовский журнал 1, 1999
Комплексное использование сырья. Переработка отходов. Топливноэнергетическая проблема. Углубленная переработка нефти. Производство
альтернативных топлив. Природный газ и уголь – основная сырьевая база.
СИНТЕЗ-ГАЗ КАК АЛЬТЕРНАТИВА НЕФТИ Соросовский журнал 3, 1997
Рассмотрены три основных метода получение синтез-газа, один из них:
С + Н2О  СО + Н2
Из синтез-газа (синтез Фишера-Тропша) образуются алканы и алкены:
nCO + 2nH2  (CH2)n + nH2O; 2nCO + nH2  (CH2)n + nСO2
ПИРОЛИЗ – КЛЮЧЕВОЙ ПРОЦЕСС НЕФТЕХИМИИ Соросовский журнал 12, 1999
Мировой объем выпускаемых органических продуктов за последние 45
лет увеличился в 100 раз, превысив 300 млн тонн. Пиролиз – деструктивное
превращение исходных углеводородов при температуре выше 650-7000С, как
правило, в присутствии водяного пара. Самые крупнотоннажные продукты
пиролиза – этилен, пропилен и бензол.
ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ МЕТАНА – НОВЫЙ ПРОЦЕСС ПЕРЕРАБОТКИ
ПРИРОДНОГО ГАЗА. Соросовский журнал 9, 1999.
Новая технология позволяет в одну стадию получить ключевой
продукт нефтехимического синтеза – этилен.
СИНТЕЗ-ГАЗ
КАК
АЛЬТЕРНАТИВА
НЕФТИ. ЧАСТЬ II. МЕТАНОЛ
И
СИНТЕЗЫ НА ЕГО ОСНОВЕ
Соросовский журна 3, 1997.
Рассмотрены синтезы формальдегида, уксусной кислоты, этанола и
далее этилена на основе метанола, полученного из угольного сырья, а не из
нефти. Показано использование метанола как моторного топлива.
ГАЗОВЫЕ ГИДРАТЫ Соросовский журнал 3, 1998.
Обнаружен громадный резерв топлива в виде газовых гидратов в
недрах Земли и на дне мирового океана. Это  2
.
1016 м3, для сравнения:
кислорода в атмосфере 8 . 1017 м3. Тайна Бермудского треугольника получает
гидратное объяснение!
МОРЯ ПОДВОДНОЙ НЕФТИ Химия и жизнь 6, 2002.
Изложена история нефти от 6-го тысячелетия до н.э до наших дней. Что
такое греческий огонь? Почему он был запрещен в 1139 году? География
морских месторождений нефти и газа. Российские богатства.
НОВОЕ ТОПЛИВО ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА
А.Я. Розовский, «Химия и жизнь» 5, 2002.
Последняя разработка – синтез-газ можно получать прямым
окислением метана кислородом воздуха в химическом реакторе на базе
ракетных технологий. СО в атмосфере Н2 окисляется до СО2 и затем
одновременно протекают две реакции: СО2 + 3Н2 = СН3ОН + Н2О
(1)
СН3ОН = СН3–О– СН3 + Н2О (2)
ДМЭ (диметиловый эфир) – дизельное топливо XXI века!
Заглянув на стр. 26, вы узнаете, что, возможно, нефть образуется и сейчас.
ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА АТМОСФЕРЫ
К.Н. Зеленин, Соросовский журнал 4, 1998.
Рассмотрены источники органических веществ в атмосфере:
1) антропогенные органические загрязнители – автомобильный транспорт
(63%), промышленное производство, коммунальное хозяйство, городские
свалки;
2) биогенная эмиссия – выделение углеводородов всеми видами организмов;
3) геологические источники.
МЕТАН В АТМОСФЕРЕ Н.М. Бажин, Соросовский журнал 3, 2000.
Рассмотрены роль метана в атмосфере, его влияние на климат,
основные источники метана в атмосфере.
УГОЛЬНЫЙ МЕТАН – ДЕМОН ПОДЗЕМНОГО ЦАРСТВА
Химия и жизнь 1, 2008.
**МОЛЕКУЛЫ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
«ДВУХВАЛЕНТНЫЙ УГЛЕРОД»,
Р.Р. Костиков, Соросовский журнал, № 1, 1995.
СН2 – метилен, карбен. Карбены содержат атом углерода с шестью
электронами и не заряжены. Карбеновые частицы образуются при
разложении некоторых соединений:
СН4  :СН2 + Н2.
Карбены обладают большим запасом энергии, позволяющим им легко
преодолевать энергетический барьер реакции, что позволяет синтезировать
напряженные циклические молекулы:
:СН2
Н2С = С = СН2
:СН2
==
спиропентан
«МАЛЫЕ ЦИКЛЫ», Р.Р. Костиков, Соросовский журнал, № 8, 1997.
Рассмотрены модели электронной структуры циклопропана, изогнутые
(«банановые») связи, угловое напряжение и ненасыщенный характер малых
циклов.
«ВЗАИМНОЕ
ВЛИЯНИЕ
АТОМОВ
И
ГРУПП
В
ОРГАНИЧЕСКИХ
МОЛЕКУЛАХ», В.И. Высоцкий, Соросовский журнал, № 1, 1997.
В статье обсуждаются электронные (индуктивный и мезомерный) и
пространственные эффекты и их влияние на свойства органических
соединений и протекание органических реакций. Например, дано объяснение
основности мочевины. Известно, что мочевина, раствор которой имеет
нейтральную реакцию, образует соли с кислотой:
H2NCNH2 + H+  H2NCNH2  H2N+CNH2  H2NCN+H2
О
О+Н
ОН
ОН
Протон в этих солях присоединен не к азоту, как можно ожидать, а к
кислороду. В этом случае происходит делокализация положительного заряда,
и катион оказывается устойчивым.
«МНОГООБРАЗИЕ
СТРОЕНИЯ
И
ФОРМ
МОЛЕКУЛ
ОРГАНИЧЕСКИХ
СОЕДИНЕНИЙ», Л.П. Олехнович, Соросовский журнал, № 2, 1997.
Рассмотрено многообразие видов зеркальной изомерии с привлечением
элементов теории графов. Графическая (графовая) формула соединения – это
экономное
представление
важных
частных
и
наиболее
общих
закономерностей его строения и формы. Приведены структурные изомеры
гексана С6Н12.
«КОНФОРМАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛ»,
В.Л. Флорентьев, Соросовский журнал, № 7, 1997.
Конформации – это пространственные структуры, возникающие за счет
вращения вокруг простых (одинарных) связей без нарушения целостности
молекул (без разрыва химических связей). Рассмотрены конформация этана,
гексана (кресла и ванны), пентана (твист и конверт).
Н
НН
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
«СТЕРЕОХИМИЯ ХИРАЛЬНЫХ МОЛЕКУЛ»,
Л.Б. Кривдин, Соросовский журнал, № 10, 2001.
Описаны виды изомерии органических соединений, основные понятия
и примеры оптической изомерии, проекции Фишера и правила обозначения
по R, S-системе:
H
ClH2C
R
CH3
S
H3C
OH
2R-1-хлорпропанол-2
H
CH2Cl
OH
2S-1-хлорпропанол-2
«ОРГАНИЧЕСКИЕ ИОН-РАДИКАЛЫ»,
Н.Т. Берберова, Соросовский журнал, № 5, 1999.
На стр. 49-50 описаны механизмы реакции Зинина и реакции Вюрца.
«РЕАКЦИЯ ГРИНЬЯРА»,
В.Я. Сосновских, Соросовский журнал, № 6, 1999.
Описана одна из фундаментальных реакций органической химии –
применение магнийорганических соединений в синтезе кислот, спиртов,
углеводородов, свойства и возможности реактивов Гриньяра.
«ПОНЯТИЕ КИСЛОТЫ И ОСНОВАНИЯ В ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ»,
В.В. Москва, Соросовский журнал, № 12, 1996.
Подавляющее большинство соединений проявляет амфотерность. В
зависимости от партнера по взаимодействию явная кислота может выступать
в роли основания, и наоборот. В настоящее время существуют два
общепринятых определения понятий кислоты и основания.
1).По
Бренстеду. Кислоты – это вещества, способные отдавать протон, а
основания – вещества, присоединяющие протон:
H2SO4 + H2O  H3O+ + HSO4–
2).По Льюису. Атом, принимающий электронную пару, является
акцептором электронов, а соединение, содержащее такой атом, следует
отнести к кислотам. Атом, предоставляющий электронную пару, является
донором электронов, а соединение, содержащее такой атом, – основанием.
AlCl3 + Cl–  AlCl4–
кислота основание
«ХИМИЯ АЦЕТИЛЕНА», О.Н. Темкин, Соросовский журнал, № 12, 1998.
Впервые ацетилен был получен Дэви в 1836 году, в 1862 году Бертло
получил ацетилен в электрической дуге из углерода и водорода. Высокая
эндотермичность реакции:
2С(т) + Н2(г) = С2Н2(г), Н = 226,7 кДж/моль
делает ацетилен одним из самых богатых энергией углеводородов.
«ХИМИЯ
АЦЕТИЛЕНА. АЦЕТИЛЕНОВОЕ ДЕРЕВО
В
ОРГАНИЧЕСКОЙ
ХИМИИ XXI века», О.Н. Темкин, Соросовский журнал, № 6, 2001.
«МОЛЕКУЛЯРНАЯ ЭКЗОТИКА»,
В.И. Высоцкий, Соросовский журнал, № 1, 1997.
«ЦЕПНЫЕ РЕАКЦИИ», А.П. Пурмаль, Соросовский журнал, № 6, 1998.
Изложены основные положения теории цепных реакций, важнейшие
цепные реакции в атмосфере (процесс формирования кислотных дождей) и
химической технологии; рассмотрены разветвленные цепные реакции,
открытые Н.Н. Семеновым и отмеченные в 1958 году Нобелевской премией.