|
||||||||||||
|
||||||||||||
|
|||||||||
МЕНЮ
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Природные источники углеводородовПриродные источники углеводородовОглавление: стр.
§ 1. Происхождение горючих ископаемых. 3 Глава 2. ПРИРОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ 5
§ 1. Фракционная перегонка 9 Глава 5. ПРИМЕНЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ 14 § 1. Алканы 15 Глава 6. Анализ состояния нефтяной промышленности . 20
Глава 1. ГЕОХИМИЯ НЕФТИ И РАЗВЕДКА ГОРЮЧИХ ИСКОПАЕМЫХ
Первые теории, в которых рассматривались принципы, определяющие залегание месторождений нефти, обычно ограничивались главным образом вопросом о местах ее скопления. Однако за последние 20 лет стало ясно, что для ответа на этот вопрос необходимо разобраться в том, почему, когда и в каких количествах произошло образование нефти в том или ином бассейне, а также понять и установить, в результате каких процессов она зарождалась, мигрировала и накапливалась. Эти сведения совершенно необходимы для повышения результативности разведки нефти. Образование углеводородных ископаемых, согласно современным
воззрениям, происходило в результате протекания сложной последовательности
геохимических процессов (см. рис. 1) внутри исходных газонефтеродных горных
пород. В этих процессах составные части различных биологических систем В экстрактах органического вещества из осадочных горных пород биогенного происхождения обнаруживаются соединения с такой же химической структурой, какую имеют соединения, извлекаемые из нефти. Для геохимии имеют особо важное значение некоторые из таких соединений, которые считаются «биологическими метками» («химическими ископаемыми»). Подобные углеводороды имеют много общего с соединениями, встречающимися в биологических системах (например, с липидами, пигментами и метаболитами), из которых произошло образование нефти. Эти соединения не только демонстрируют биогенное происхождение природных углеводородов, но и позволяют получать очень важную информацию о газонефтеносных горных породах, а также о характере созревания и происхождения, миграции и биоразложения, приведших к образованию конкретных месторождений газа и нефти. [pic] Рисунок 1 Геохимические процессы, приводящие к образованию ископаемых углеводородов.
Газонефтеродной горной породой считается мелкодисперсная осадочная
порода, которая при естественном осаждении привела или могла привести к
образованию и выделению значительных количеств нефти и (или) газа. 1) Липтиниты – имеют очень высокое содержание водорода, но низкое содержание кислорода; их состав обусловлен наличием алифатических углеродных цепей. Предполагается, что липтиниты образовались в основном из водорослей (обычно подвергшихся бактериальному разложению). Они имеют высокую способность к превращению в нефть. 2) Экзтиты – имеют высокое содержание водорода (однако ниже, чем у липтинитов), богаты алифатическими цепями и насыщенными нафтенами (алицик- лическими углеводородами), а также ароматическими циклами и кислородсодержащими функциональными группами. Это органическое вещество образуется из таких растительных материалов, как споры, пыльца, кутикулы и другие структурные части растений. Экзиниты обладают хорошей способностью к превращению в нефть и газовый конденсат[2], а на высших стадиях метаморфической эволюции и в газ. 3) Витршиты – имеют низкое содержание водорода, высокое содержание кислорода и состоят в основном из ароматических структур с короткими алифатическими цепями, связанными кислородсодержащими функциональными группами. Они образованы из структурированных древесных (лигноцеллюлозных) материалов и имеют ограниченную способность превращаться в нефть, но хорошую способность превращаться в газ. 4) Инертиниты – это черные непрозрачные обломочные породы (с высоким содержанием углерода и низким содержанием водорода), которые образовались из сильно изменившихся древесных предшественников. Они не обладают способностью превращаться в нефть и газ. Главными факторами, по которым распознается газонефтеродная порода,
являются содержание в ней керогена, тип органического вещества в керогене и
стадия метаморфической эволюции этого органического вещества. Хорошими
газонефте-родными породами считаются те, которые содержат 2-4%
органического вещества такого типа, из которого могут образовываться и
высвобождаться соответствующие углеводороды. При благоприятных
геохимических условиях образование нефти может происходить из осадочных
пород, содержащих органическое вещество типа липтинита и экзинита. В результате последующего погребения осадков органического вещества
под верхними слоями осадочных пород это вещество подвергается воздействию
все более высоких температур, что приводит к термическому разложению
керогена и образованию нефти и газа. Образование нефти в количествах,
представляющих интерес для промышленной разработки месторождения,
происходит в определенных условиях по времени и температуре (глубине
залегания), причем время образования тем больше, чем ниже температура (это
нетрудно понять, если предположить, что реакция протекает по уравнению
первого порядка и имеет аррениусовскую зависимость от температуры). Современные геохимические исследования показывают, что в
континентальном шельфе Северного моря увеличение глубины на каждые 100 м
сопровождается повышением температуры приблизительно на 3°С, а это
означает, что богатые органическим веществом осадочные породы образовывали
жидкие углеводороды на глубине 2500-4000 м в течение 50-80 миллионов лет. Глава 2. ПРИРОДНЫЕ ИСТОЧНИКИ Природными источниками углеводородов являются горючие ископаемые - нефть и газ, уголь и торф. Залежи сырой нефти и газа возникли 100-200 миллионов лет назад из микроскопических морских растений и животных, которые оказались включенными в осадочные породы, образовавшиеся на дне моря, В отличие от этого уголь и торф начали образовываться 340 миллионов лет назад из растений, произраставших на суше. Природный газ и сырая нефть обычно обнаруживаются вместе с водой в
нефтеносных слоях, расположенных между слоями горных пород (рис. 2). Термин Природный газ состоит главным образом из метана (табл. 1). Сырая нефть представляет собой маслянистую жидкость, окраска которой может быть самой разнообразной – от темно-коричневой или зеленой до почти бесцветной. В ней содержится большое число алканов. Среди них есть неразветвленные алканы, разветвленные алканы и циклоалканы с числом атомов углерода от пяти до 40. Промышленное название этих циклоалканов-начтены. В сырой нефти, кроме того, содержится приблизительно 10% ароматических углеводородов, а также небольшое количество других соединений, содержащих серу, кислород и азот. [pic] Рисунок 2 Природный газ и сырая нефть обнаруживаются в ловушках между слоями горных пород.
|Компоненты |Формула |Содержание,% | Уголь является древнейшим источником энергии, с которым знакомо человечество. Он представляет собой минерал (рис. 3), который образовался из растительного вещества в процессе метаморфизма. Метаморфическими называются горные породы, состав которых подвергся изменениям в условиях высоких давлений, а также высоких температур. Продуктом первой стадии в процессе образования угля является торф, который представляет собой разложившееся органическое вещество. Уголь образуется из торфа после того, как он покрывается осадочными породами. Эти осадочные породы называются перегруженными. Перегруженные осадки уменьшают содержание влаги в торфе. В классификации углей используются три критерия: чистота (определяется относительным содержанием углерода в процентах); тип (определяется составом исходного растительного вещества); сортность (зависит от степени метаморфизма). Таблица 2Содержание углерода в некоторых видах топлива и их теплотворная способность |Топливо |Содержание углерода, % |Теплотворная способность, | Самыми низкосортными видами ископаемых углей являются бурый уголь и лигнит (табл. 2). Они ближе всего к торфу и характеризуются сравнительно низким содержанием углерода и высоким содержанием влаги. Каменный уголь характеризуется меньшим содержанием влаги и широко используется в промышленности. Самый сухой и твердый сорт угля – это антрацит. Его используют для отопления жилищ и приготовления пищи. В последнее время благодаря техническим достижениям становится все более экономичной газификация угля. Продукты газификации угля включают моноксид углерода, диоксид углерода, водород, метан и азот. Они используются в качестве газообразного горючего либо как сырье для получения различных химических продуктов и удобрений. Уголь, как это изложено ниже, служит важным источником сырья для получения ароматических соединений. [pic] Рисунок 3 Вариант молекулярной модели низкосортного угля. Уголь представляет собой сложную смесь химических веществ, в состав которых входят углерод, водород и кислород, а также небольшие количества азота, серы и примеси других элементов. Кроме того, в состав угля в зависимости от его сорта входит различное количество влаги и различных минералов. [pic] Рисунок 4 Углеводороды, встречающиеся в биологических системах. Углеводороды встречаются в природе не только в горючих ископаемых, но
также и в некоторых материалах биологического происхождения. Натуральный
каучук является примером природного углеводородного полимера. Молекула
каучука состоит из тысяч структурных единиц, представляющих собой метилбута- [pic] Натуральный каучук. Приблизительно 90% натурального каучука, который
добывается в настоящее время во всем мире, получают из бразильского
каучуконосного дерева Hevea brasiliensis, культивируемого главным образом в
экваториальных странах Азии. Сок этого дерева, представляющий собой латекс Многие другие природные соединения тоже содержат изопреновые
структурные фрагменты. Например, лимонен содержит два изопреновых
фрагмента. Лимонен является главной составной частью масел, извлекаемых из
кожуры цитрусовых, например лимонов и апельсинов. Это соединение
принадлежит к классу соединений, называемых терпенами. Терпены содержат в
своих молекулах 10 атомов углерода (С10-соединения) и включают два
изопреновых фрагмента, соединенных друг с другом последовательно («голова к
хвосту»). Соединения с четырьмя изопреновыми фрагментами (С20-соединения)
называются дитерпенами, а с шестью изопреновыми фрагментами -тритерпенами Глава 3. ПРОМЫШЛЕННОЕ ПОЛУЧЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДОВ Алканы, алкены, алкины и арены получают путем переработки нефти (см. ниже). Уголь тоже является важным источником сырья для получения углеводородов. С этой целью каменный уголь нагревают без доступа воздуха в ретортной печи. В результате получается кокс, каменноугольный деготь, аммиак, сероводород и каменноугольный газ. Этот процесс называется деструктивной перегонкой угля. Путем дальнейшей фракционной перегонки каменноугольного дегтя получают различные арены (табл. 3). При взаимодействии кокса с паром получают водяной газ: [pic] Таблица 3 Некоторые ароматические соединения, получаемые при фракционной перегонке каменноугольного дегтя (смолы) |Фракция |Диапазон температур |Главные компоненты | Из водяного газа с помощью процесса Фишера-Тропша можно получать алканы и алкены. Для этого водяной газ смешивают с водородом и пропускают над поверхностью железного, кобальтового или никелевого катализатора при повышенной температуре и под давлением 200-300 атм. [pic] Процесс Фишера - Тропша позволяет также получать из водяного газа метанол и другие органические соединения, содержащие кислород: [pic] Эта реакция проводится в присутствии катализатора из оксида хрома(III) при температуре 300°С и под давлением 300 атм. В промышленно слаборазвитых странах такие углеводороды, как метан и этилен, все больше получают из биомассы. Биогаз состоит главным образом из метана. Этилен можно получать путем дегидратации этанола, который образуется в процессах ферментации. Дикарбид кальция тоже получают из кокса, нагревая его смесь с оксидом
кальция при температурах выше 2000°С в электрической печи: При взаимодействии дикарбида кальция с водой происходит образование ацетилена. Такой процесс открывает еще одну возможность для синтеза ненасыщенных углеводородов из кокса. Глава 4. ПЕРЕРАБОТКА НЕФТИ Сырая нефть представляет собой сложную смесь углеводородов и других соединений. В таком виде она мало используется. Сначала ее перерабатывают в другие продукты, которые имеют практическое применение. Поэтому сырую нефть транспортируют танкерами или с помощью трубопроводов к нефтеперерабатывающим заводам. Переработка нефти включает целый ряд физических и химических процессов: фракционную перегонку, крекинг, риформинг и очистку от серы. § 1. Фракционная перегонка Сырую нефть разделяют на множество составных частей, подвергая ее простой, фракционной и вакуумной перегонке. Характер этих процессов, а также число и состав получаемых фракций нефти зависят от состава сырой нефти и от требований, предъявляемых к различным ее фракциям. Из сырой нефти прежде всего удаляют растворенные в ней примеси газов,
подвергая ее простой перегонке. Затем нефть подвергают первичной перегонке,
в результате чего ее разделяют на газовую, легкую и среднюю фракции и
мазут. Дальнейшая фракционная перегонка легкой и средней фракций, а также
вакуумная перегонка мазута приводит к образованию большого числа фракций. В
табл. 4 указаны диапазоны температур кипения и состав различных фракций
нефти, а на рис. 5 изображена схема устройства первичной дистилляционной Таблица 4 Типичные фракции перегонки нефти |Фракция |Температура |Число атомов |Содержание, | [pic] Рисунок 5 Первичная перегонка сырой нефти. Газовая фракция. Газы, получаемые при переработке нефти, представляют собой простейшие неразветвленные алканы: этан, пропан и бутаны. Эта фракция имеет промышленное название нефтезаводской (нефтяной) газ. Ее удаляют из сырой нефти до того, как подвергнуть ее первичной перегонке, или же выделяют из бензиновой фракции после первичной перегонки. Нефтезаводской газ используют в качестве газообразного горючего или же подвергают его сжижению под давлением, чтобы получить сжиженный нефтяной газ. Последний поступает в продажу в качестве жидкого топлива или используется как сырье для получения этилена на крекинг-установках. Бензиновая фракция. Эта фракция используется для получения различных
сортов моторного топлива. Она представляет собой смесь различных
углеводородов, в том числе неразветвленных и разветвленных алканов. Качество бензина как моторного топлива определяется его октановым
числом. Оно указывает процентное объемное содержание 2,2,4-триметилпентана Плохое моторное топливо имеет нулевое октановое число, а хорошее топливо-октановое число 100. Октановое число бензиновой фракции, получаемой из сырой нефти, обычно не превышает 60. Характеристики горения бензина улучшаются при добавлении в него антидетонаторной присадки, в качестве которой используется тетраэтилсвинец(IV), Рb(С2Н5)4. Тетраэтилсвинец представляет собой бесцветную жидкость, которую получают при нагревании хлороэтана со сплавом натрия и свинца: [pic] При горении бензина, содержащего эту присадку, образуются частицы свинца и оксида свинца(II). Они замедляют определенные стадии горения бензинового топлива и тем самым препятствуют его детонации. Вместе с тетраэтилсвинцом в бензин добавляют еще 1,2-дибромоэтан. Он реагирует со свинцом и свинцом(II), образуя бромид свинца(II). Поскольку бромид свинца(II) представляет собой летучее соединение, он удаляется из автомобильного двигателя с выхлопными газами. Лигроин (нафта). Эту фракцию перегонки нефти получают в промежутке между бензиновой и керосиновой фракциями. Она состоит преимущественно из алканов (табл. 5). Лигроин получают также при фракционной перегонке легкой масляной фракции, получаемой из каменноугольной смолы (табл. 3). Лигроин из каменноугольной смолы имеет высокое содержание ароматических углеводородов. Бльшую часть лигроина, получаемого при перегонке нефти, подвергают риформингу для превращения в бензин. Однако значительная его часть используется как сырье для получения других химических веществ. Таблица 5 Углеводородный состав лигроиновой фракции типичной ближневосточной нефти |Углеводороды |Число атомов углерода |Содержание, | Керосин. Керосиновая фракция перегонки нефти состоит из алифатических алканов, нафталинов и ароматических углеводородов. Часть ее подвергается очистке для использования в качестве источника насыщенных углеводородов- парафинов, а другая часть подвергается крекингу с целью превращения в бензин. Однако основная часть керосина используется в качестве горючего для реактивных самолетов. Газойль. Эта фракция переработки нефти известна под названием дизельного топлива. Часть ее подвергают крекингу для получения нефтезаводского газа и бензина. Однако главным образом газойль используют в качестве горючего для дизельных двигателей. В дизельном двигателе зажигание топлива производится в результате повышения давления. Поэтому они обходятся без свечей зажигания. Газойль используется также как топливо для промышленных печей. Мазут. Эта фракция остается после удаления из нефти всех остальных фракций. Большая его часть используется в качестве жидкого топлива для нагревания котлов и получения пара на промышленных предприятиях, электростанциях и в корабельных двигателях. Однако некоторую часть мазута подвергают вакуумной перегонке для получения смазочных масел и парафинового воска. Смазочные масла подвергают дальнейшей очистке путем экстракции растворителя. Темный вязкий материал, остающийся после вакуумной перегонки мазута, называется «битум», или «асфальт». Он используется для изготовления дорожных покрытий. Мы рассказали о том, как фракционная и вакуумная перегонка наряду с экстракцией растворителями позволяет разделить сырую нефть на различные практически важные фракции. Все эти процессы являются физическими. Но для переработки нефти используются еще и химические процессы. Эти процессы можно подразделить на два типа: крекинг и риформинг. § 2. Крекинг В этом процессе крупные молекулы высококипящих фракций сырой нефти
расщепляются на меньшие молекулы, из которых состоят низкокипящие фракции. В результате крекинга кроме бензина получают также алкены, необходимые как сырье для химической промышленности. Крекинг в свою очередь подразделяется на три важнейших типа: гидрокрекинг, каталитический крекинг и термический крекинг. Гидрокрекинг. Эта разновидность крекинга позволяет превращать
высококипящие фракции нефти (воски и тяжелые масла) в низкокипящие фракции. Каталитический крекинг. Этот метод приводит к образованию смеси насыщенных и ненасыщенных продуктов. Каталитический крекинг проводится при сравнительно невысоких температурах, а в качестве катализатора используется смесь кремнезема и глинозема. Таким путем получают высококачественный бензин и ненасыщенные углеводороды из тяжелых фракций нефти. Термический крекинг. Крупные молекулы углеводородов, содержащихся в
тяжелых фракциях нефти, могут быть расщеплены на меньшие молекулы путем
нагревания этих фракций до температур, превышающих их температуру кипения. [pic] Термический крекинг имеет особенно важное значение для получения
ненасыщенных углеводородов, например этилена и пропена. Для термического
крекинга используются паровые крекинг-установки. В этих установках
углеводородное сырье сначала нагревают в печи до 800°С, а затем разбавляют
его паром. Это увеличивает выход алкенов. После того как крупные молекулы
исходных углеводородов расщепятся на более мелкие молекулы, горячие газы
охлаждают приблизительно до 400СС водой, которая превращается в сжатый пар. Таблица 6 Выход продуктов крекинга с паром из различного углеводородного сырья (масс. %) |Продукты |Углеводородное сырье | В европейских странах главным сырьем для получения ненасыщенных
углеводородов с помощью каталитического крекинга является лигроин. В Реакции крекинга протекают по радикальному механизму. § 3. Риформинг В отличие от процессов крекинга, которые заключаются в расщеплении
более крупных молекул на менее крупные, процессы риформинга приводят к
изменению структуры молекул или к их объединению в более крупные молекулы. Изомеризация. В этом процессе молекулы одного изомера подвергаются
перегруппировке с образованием другого изомера. Процесс изомеризации имеет
очень важное значение для повышения качества бензиновой фракции, получаемой
после первичной перегонки сырой нефти. Мы уже указывали, что эта фракция
содержит слишком много неразветвленных алканов. Их можно превратить в
разветвленные алканы, нагревая данную фракцию до 500-600°С под давлением 20- Для изомеризации неразветвленных алканов может также применяться каталитический риформинг. Например, бутан можно изомеризовать, превращая его в 2-метил-пропан, с помощью катализатора из хлорида алюминия при температуре 100°С или выше: [pic] Эта реакция имеет ионный механизм, который осуществляется с участием карбка-тионов. Алкилирование. В этом процессе алканы и алкены, которые образовались в
результате крекинга, воссоединяются с образованием высокосортных бензинов. [pic] Эта реакция протекает по ионному механизму с участием карбкатиона Циклизация и ароматизация. При пропускании бензиновой и лигроиновой фракций, полученных в результате первичной перегонки сырой нефти, над поверхностью таких катализаторов, как платина или оксид молибдена(VI), на подложке из оксида алюминия, при температуре 500°С и под давлением 10-20 атм происходит циклизация с последующей ароматизацией гексана и других алканов с более длинными неразветвленными цепями: [pic] § 4. Очистка от серы Сырая нефть содержит сероводород и другие соединения, содержащие серу. [pic] Приблизительно 75% всей элементной серы, используемой в настоящее время промышленностью несоциалистических стран, извлекают из сырой нефти и природного газа. Глава 5. ПРИМЕНЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ Приблизительно 90% всей добываемой нефти используют в качестве топлива. Несмотря на то, что та часть нефти, которая используется для получения нефтехимических продуктов, мала, эти продукты имеют очень большое значение. Из продуктов перегонки нефти получают много тысяч органических соединений (табл. 7). Они в свою очередь используются для получения тысяч продуктов, которые удовлетворяют не только насущные потребности современного общества, но и потребности в комфорте (рис. 6). Таблица 7 Углеводородное сырье для химической промышленности
Хотя различные группы химических продуктов, указанные на рис. 6, в
широком смысле обозначены как нефтехимические продукты, поскольку их
получают из нефти, следует отметить, что многие органические продукты, в
особенности ароматические соединения, в промышленности получают из
каменноугольной смолы и других источников сырья. И все же приблизительно Ниже будут рассмотрены некоторые типичные примеры, показывающие использование углеводородов в качестве сырья для химической промышленности. [pic] Рисунок 6 Применения продуктов нефтехимической промышленности.
Метан является не только одним из важнейших видов топлива, но имеет еще и множество других применений. Он используется для получения так называемого синтез-газа, или сингаза. Подобно водяному газу, который получают из кокса и пара, синтез-газ представляет собой смесь моноксида углерода и водорода. Синтез-газ получают, нагревая метан или лигроин приблизительно до 750°С под давлением порядка 30 атм в присутствии никелевого катализатора: [pic] Синтез-газ используется для получения водорода в процессе Габера Синтез-газ используется также для получения метанола и других органических соединений. В процессе получения метанола синтез-газ пропускают над поверхностью катализатора из оксида цинка и меди при температуре 250°С и давлении 50-100 атм, что приводит к реакции [pic] Синтез-газ, используемый для проведения этого процесса, должен быть тщательно очищен от примесей. Метанол нетрудно подвергнуть каталитическому разложению, при котором из него снова получается синтез-газ. Это очень удобно использовать для транспортировки синтез-газа. Метанол является одним из важнейших видов сырья для нефтехимической промышленности. Он используется, например, для получения уксусной кислоты: [pic] Катализатором для этого процесса является растворимый анионный комплекс родия [Rh(CO)2I2]. Этот способ используется для промышленного получения уксусной кислоты, потребности в которой превосходят масштабы ее получения в результате процесса ферментации. Растворимые соединения родия, возможно, станут использоваться в будущем в качестве гомогенных катализаторов процесса получения этан-1,2- диола из синтез-газа: [pic] Эта реакция протекает при температуре 300°С и давлении порядка 500- Метан используется также для получения хлорометанов, например трихлоро- метана (хлороформа). Хлорометаны имеют разнообразные применения. Например, хлорометан используется в процессе получения силиконов. Наконец, метан все больше используется для получения ацетилена [pic] Эта реакция протекает приблизительно при 1500°С. Чтобы нагреть метан до такой температуры, его сжигают в условиях ограниченного доступа воздуха. Этан тоже имеет ряд важных применений. Его используют в процессе получения хлороэтана (этилхлорида). Как было указано выше, этилхлорид используется для получения тетраэтилсвинца(IV). В Соединенных Штатах этан является важным сырьем для получения этилена (табл. 6). Пропан играет важную роль в промышленном получении альдегидов,
например метаналя (муравьиного альдегида) и этаналя (уксусного альдегида). § 2. Алкены Этилен. Одним из важнейших алкенов и вообще одним из самых важных продуктов нефтехимической промышленности является этилен. Он представляет собой сырье для получения многих пластмасс. Перечислим их. Полиэтилен. Полиэтилен представляет собой продукт полимеризации этилена: [pic] Полихлороэтилен. Этот полимер имеет еще название поливинилхлорид [pic] 1,2-Дихлороэтан получают в виде жидкости либо газа, используя в качестве катализатора хлорид цинка либо хлорид железа(III). При нагревании 1,2-дихлороэтана до температуры 500°С под давлением 3 атм в присутствии пемзы образуется хлороэтилен (винилхлорид) [pic] Другой способ получения хлороэтилена основан на нагревании смеси
этилена, хлоро-водорода и кислорода до 250°С в присутствии хлорида меди(II) [pic] Полиэфирное волокно. Примером такого волокна является терилен. Его получают из этан-1,2-диола, который в свою очередь синтезируют из эпоксиэтана (этиленоксида) следующим образом: [pic] Этанол получают гидратацией этилена, используя в качестве катализатора фосфорную кислоту на носителе из кремнезема: [pic] Наконец, этилен используется еще для получения хлороэтана, который, как было указано выше, применяется для изготовления тетраэтилсвинца(IV) - антидетонаторной присадки к бензинам. Пропен. Пропен (пропилен), как и этилен, используется для синтеза разнообразных химических продуктов. Многие из них используются в производстве пластмасс и каучуков. Полипропен. Полипропен представляет собой продукт полимеризации пропена: [pic] Пропанон и пропеналь. Пропанон (ацетон) широко используется в качестве растворителя, а кроме того, применяется в производстве пластмассы, известной под названием плексигласа (полиметилметакрилат). Пропанон получают из (1-метилэтил) бензола или из пропан-2-ола. Последний получают из пропена следующим образом: [pic] Окисление пропена в присутствии катализатора из оксида меди(II) при температуре 350°С приводит к получению пропеналя (акрилового альдегида): [pic] Пропан-1,2,3-триол. Пропан-2-ол, пероксид водорода и пропеналь, получаемые в описанном выше процессе, могут использоваться для получения пропан-1,2,3-триола (глицерина): [pic] [pic] Глицерин применяется в производстве целлофановой пленки. Пропеннитрил (акрилонитрил). Это соединение используется для получения синтетических волокон, каучуков и пластмасс. Его получают, пропуская смесь пропена, аммиака и воздуха над поверхностью молибдатного катализатора при температуре 450°С: [pic] Метилбута-1,3-диен (изопрен). Его полимеризацией получают синтетические каучуки. Изопрен получают с помощью следующего многостадийного процесса: [pic] Эпоксипропан используется для получения полиуретановых пенопластов, полиэфиров и синтетических моющих средств. Его синтезируют следующим образом: [pic] Бут-1-ен, бут-2-ен и бута-1,2-диен используются для получения синтетических каучуков. Если в качестве сырья для этого процесса используются бутены, их сначала превращают в бута-1,3-диен путем дегидрирования в присутствии катализатора - смеси оксида хрома(Ш) с оксидом алюминия: [pic] § 3. Алкины Важнейшим представителем ряда алкинов является этин (ацетилен). - в качестве горючего в кислородно-ацетиленовых горелках для резки и сварки металлов. При горении ацетилена в чистом кислороде в его пламени развивается температура до 3000°С; - для получения хлороэтилена (винилхлорида), хотя в настоящее время важнейшим сырьем для синтеза хлороэтилена становится этилен (см. выше). - для получения растворителя 1,1,2,2-тетрахлороэтана. § 4. Арены Бензол и метилбензол (толуол) получают в больших количествах при
переработке сырой нефти. Поскольку метилбензол получают при этом даже в
бльших количествах, чем необходимо, часть его превращают в бензол. С этой
целью смесь метилбензола с водородом пропускают над поверхностью
платинового катализатора на носителе из оксида алюминия при температуре [pic] Этот процесс называется гидроалкилированием. Бензол используется в качестве исходного сырья для получения ряда пластмасс. (1-Метилэтил)бензол (кумол или 2-фенилпропан). Его используют для получения фенола и пропанона (ацетона). Фенол применяется для синтеза различных каучуков и пластмасс. Ниже указаны три стадии процесса получения фенола. [pic] Поли(фенилэтилен) (полистирол). Мономером этого полимера является фенил-этилен (стирол). Его получают из бензола: [pic]
Доля России в мировой добыче минерального сырья остается высокой и составляет по нефти 11.6%, по газу — 28.1, углю — 12-14%. По объему разведанных запасов минерального сырья Россия занимает ведущее положение в мире. При занимаемой территории в 10% в недрах России сосредоточено 12-13% мировых запасов нефти, 35% — газа, 12% — угля. В структуре минерально- сырьевой базы страны более 70% запасов приходится на ресурсы топливно- энергетического комплекса (нефть, газ, уголь). Общая стоимость разведанного и оцененного минерального сырья составляет сумму 28.5 трлн долларов, что на порядок превосходит стоимость всей приватизируемой недвижимости России. Таблица 8 Топливно-энергетический комплекс Российской Федерации | |Бензин |Дизельное|Мазут |Смазочные|Битумы |Кокс | В структуре производства и потребления РФ значительно больший удельный
вес занимают тяжелые остаточные нефтепродукты. Выход светлых близок к их
потенциальному содержанию в нефти (48-49%), что указывает на низкое
использование вторичных процессов глубокой переработки нефти в структуре
отечественной нефтепереработки. Средняя глубина переработки нефти Сравнивая мощности углубляющих и облагораживающих процессов на
предприятиях Российской Федерации с аналогичными данными по зарубежным
странам, можно отметить, что удельный вес мощностей каталитического
крекинга в 3 раза меньше, чем в ФРГ, в 6 раз меньше, чем в Англии, и в Упомянутый выше спад производительности головного и вторичных
процессов лишь отчасти является следствием снижения поставок нефти на
нефтеперерабатывающие предприятия и платежеспособного спроса потребителей,
а также большой изношенности технологического оборудования. Из более Прямым следствием неудовлетворительного состояния основных фондов нефтеперерабатывающей промышленности является высокая себестоимость и низкое качество товарных нефтепродуктов. Так, не подвергающийся гидрообессе- риванию мазут имеет низкий спрос на мировом рынке и используется лишь в качестве сырья для производства светлых нефтепродуктов. Ужесточение в 80-х годах в большинстве промышленно развитых стран
правительственного контроля за состоянием окружающей среды привело к
значительному изменению технико-технологической структуры зарубежных НПЗ. 20%); В 1992 г. доля неэтилированных бензинов в общем производстве бензинов в США превысила 90%, в Германии — 70%. Япония производила только неэтилированные бензины. На отечественных НПЗ продолжается производство этилированного бензина. В 1990-1994 гг. быстрыми темпами сокращались производство и
ассортимент смазочных масел. Если в 1991 г. общий объем производства масел
составил 4684.7 тыс. т, то в 1994 г. — 2127.6 тыс. т. Наибольшее сокращение
производства масел имело место на грозненских (в настоящее время
производство закрыто), Ярославском, Новокуйбышевском, Орском, Пермском и Особая роль в развитии нефтегазового комплекса принадлежит системе
нефтепродуктообеспечения. Значимость трубопроводного транспорта для
функционирования нефтяного комплекса определена Указом Президента РФ от Нефтепроводная система формировалась в основном в 1960-1970 гг. в
соответствии с ростом объемов добычи нефти. Сроки эксплуатации их довольно
значительны — 45% нефтепроводов имеют возраст до 20 лет, 29%—от 20 до Сокращение платежеспособного спроса потребителей также приводит к затовариванию нефтью всей системы магистральных нефтепроводов и резервуаров, что ставит под угрозу ее управляемость. По оценкам специалистов, при накоплении в системе более 5.8 млн т нефти, как это было в первой половине 1994 г., рациональное регулирование потоков становится невозможным. Одним из основных лимитирующих факторов, негативно влияющих на развитие экспорта российской нефти морским транспортом, является пропускная способность экспортных трубопроводов и явно недостаточная мощность морских нефтяных терминалов. Оставшиеся у России после распада СССР четыре порта с терминалами — Новороссийск, Туапсе, Находка и Владивосток способны отгрузить не более 40 млн т нефти в год. Еще около 20 млн т российской нефти экспортируется через украинский порт Одесса и латвийский Венте-пиле. Другой проблемой является транспортировка высоко-сернистой нефти. В бывшем СССР эта нефть перерабатывалась в основном на Кременчугском НПЗ. Сдерживает развитие нефтяного рынка отсутствие до настоящего времени
единой системы взаимных расчетов за изменение качества нефти в процессе
транспортировки. Это связано с тем, что основные нефтепроводы имели большие
диаметры и предназначались для транспортировки значительных объемов нефти
на дальние расстояния, что заведомо предопределяло перекачки нефтей в
смеси. По некоторым оценкам, ежегодные, только по ОАО "ЛУКОИЛ", потери от
ухудшения потребительских свойств нефти и неэквивалентного
перераспределения стоимости нефти между производителями достигают минимум К началу 90-х годов система нефтепродуктообеспечения (НПрО) включала в
себя 1224 нефтебазы, 496 филиалов нефтебаз, 9893 стационарных и передвижных
автозаправочных станций, систему резервуаров суммарной емкостью порядка Этот же период характеризовался интенсивным ростом трубопроводного
транспорта нефтепродуктов, протяженность которого в однониточном исчислении
к началу девяностых годов составляла 15472.9 км магистральных
трубопроводов, и с отводами от них к нефтебазам обшей протяженностью НПрО страны включает в себя и нефтепродуктообеспечи-вающие структуры целого ряда отраслей, к числу которых относятся прежде всего транспортные системы: железнодорожного и автомобильного транспорта, сельского хозяйства. К концу 80-х годов предприятия авиации обеспечивались нефтепродуктами специальным структурным подразделением — службами ГСМ (горюче смазочных материалов). Служба между федеральными и региональными органами исполнительной власти в части развития конкурентоспособности предприятий и организаций ТЭК. Основными объектами нефтепродуктораспределения на автомобильном транспорте являются АЗС (стационарные и передвижные) и раздаточные комплексы маслохозяйства автотранспортных предприятий. Начиная с 1990 г. быстрыми темпами происходит трансформация системы Складывающаяся система НПрО практически в полном объеме удовлетворяет платежеспособный спрос. Периодически возникающие сбои в поставках отдельных видов топлива вызваны такими причинами, как стремлением местных властей сдерживать рост цен, не считаясь с реальным положением на рынке нефтепродуктов, повышением заводских цен и др. Все большее влияние на формирование рынка нефтепродуктов оказывают транспортные издержки. Повышение железнодорожных тарифов на перевозку наливных грузов по железной дороге на расстояние свыше 3 тыс. км сделало нерентабельной транспортировку нефтепродуктов даже при самых выгодных условиях их приобретения на НПЗ. Управление нефтяной и газовой промышленностью в СССР осуществлялось
через систему группы министерств — Министерства геологии СССР, Министерства
нефтяной промышленности, Министерства газовой промышленности, Министерства
нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР, а также Руководство нефтедобывающей промышленностью осуществляло общесоюзное В ведении Министерства нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР (Миннефтехимпром СССР) находились предприятия по переработке нефти и производству нефтепродуктов, продуктов основного органического синтеза (синтетические спирты, фенол, ацетон, моющие средства и др.), синтетического каучука, предприятия технического углерода и резиноасбестовых изделий, научно-исследовательские и проектные институты и вспомогательные предприятия и организации. Министерство газовой промышленности (Мингазпром, с 1989 г. государственный концерн "Газпром") объединяло предприятия по добыче газа и газового конденсата, переработке газа, поискам газовых месторождений, бурению газовых скважин, по производству газовой аппаратуры, научно- исследовательские и проектные институты, вспомогательные предприятия и организации. Главнефтеснаб РСФСР и Главнефтеснабы союзных республик осуществляли планирование, оперативное руководство и развитие объектов системы нефтеснабжения (снабжение нефтепродуктами, экспортные поставки и т.п.). Нефтяная и газовая промышленность сосредоточены в ряде экономических
районов страны. Важнейшие предприятия этих отраслей действуют в Западной Основными звеньями в нефтяной и газовой промышленности являлись геологопоисковая контора, нефтегазодо-бывающее управление, управление буровых работ, нефтеперерабатывающий завод и т.п. Огромное значение для реализации хозяйственной самостоятельности предприятий имел Закон СССР о государственном предприятии (объединении), который был введен в действие с 1 января 1988 г., по которому они становились во многом самостоятельными и ответственными субъектами экономики. В конце 80-х годов возникла ситуация, когда односторонняя зависимость
отрасли от предприятий машиностроительного комплекса усиливалась, и решать
проблемы технического перевооружения и материально-технического снабжения
нефтяной промышленности без развития собственной базы машиностроения стало
невозможно. В 1999 г. нефтегазовой отрасли были переданы Кроме концерна "Нефтегазмаш", в 1989 г. была создана ассоциация К концу 80-х годов вся практика хозяйствования подводила к тому, что необходима радикальная перестройка добывающего комплекса, превращение монопродуктовой отрасли в конкурентоспособную отрасль по всему спектру продукции — от сырья до продуктов глубокой переработки и сбыта продукции. Глава 7. Особенности и основные тенденции деятельности нефтяной промышленности. Нефтяная промышленность России в настоящее время представляет собой противоречивое сочетание созданных огромных мощностей по добыче и несоответствующих им низких уровней отборов нефти. По общему объему производства отдельных видов топлива страна занимает первое или лидирующее место в мире. Однако реальность работы отраслей ТЭК России заключается в снижении добычи топливно-энергетических ресурсов (ТЭР). Такая тенденция наблюдается с 1988 г. В 1995 г. темпы снижения объемов добычи несколько уменьшились, что может явиться началом этапа последующей стабилизации. Производственный потенциал нефтяной промышленности в начале восьмидесятых годов был значительно подорван установкой на ускоренную разработку нефтяных месторождений и увеличение экспортных поставок. Экспорт нефти в то время в существенной мере предопределял возможности привлечения внешнеэкономических источников для поддержания инвестиционной активности, наращивания товарооборота и финансирования государственных расходов. Он стал одним из главных средств сглаживания последствий структурных диспропорций в народном хозяйстве. Однако вложения в нефтедобычу направлялись в основном на экстенсивное
развитие отрасли, поэтому увеличение инвестиций сочеталось с относительно
невысокой отдачей пластов и большими потерями попутного газа. В результате
нефтяная отрасль пережила ряд крупных спадов объемов производства (1985, Особенностью деятельности нефтяной промышленности является ее
ориентация на приоритеты энергетической стратегии России. Энергетическая
стратегия России — прогноз возможных решений энергетических проблем в
стране в краткосрочном (2-3 года), средне- (до 2000 г.) и долгосрочном (до Энергосбережение позволит предотвратить эту нежелательную тенденцию, а также снизить к 2000 г. вредные выбросы в атмосферу. Сэкономленные энергоресурсы могут стать основным источником стабилизации экспорта ТЭР. Существующее состояние нефтяного комплекса оценивается как кризисное,
прежде всего с точки зрения падения добычи нефти. Уровень добычи нефти в На нефтеперерабатывающих заводах России износ основных фондов превышает 80%, а загрузка мощностей на НПЗ составляет менее 60%. При этом валютная выручка от экспорта нефти растет, что достигается опережающим ростом физических объемов экспорта. Несмотря на меры, принимаемые правительством России, направленные на поддержку нефтеперерабатывающего сектора — разработка федеральной целевой программы "Топливо и энергия", постановление "О мерах по финансированию реконструкции и модернизации предприятий нефтеперерабатывающей промышленности России", текущее положение дел на всех нефтеперерабатывающих заводах сложное. Однако пессимизм переходного периода в ближайшем будущем должен смениться оптимизмом начала экономического подъема. После ожидаемого в 1997 г. окончания периода экономического спада следует ожидать постоянного наращивания темпов роста в течение нескольких последующих лет, которое сменится более умеренным ростом после 2000 г. Основная цель программы модернизации отечественного нефтеперерабатывающего комплекса — приспособление продукции к требованиям рынка, уменьшение загрязнения окружающей среды, сокращение энергопотребления, уменьшение производства мазута, высвобождение нефти для экспорта и увеличение вывоза высококачественных нефтепродуктов. Финансовые ресурсы для инвестирования проектов модернизации
ограничены, поэтому важнейшей задачей является выделение приоритетных
проектов из числа предлагаемых. При отборе проектов учитываются оценки
возможных региональных рынков сбыта, потенциального регионального
производства, баланса спроса и предложения на региональном уровне. Наиболее
перспективными по областям считаются Центральный регион, Западная Сибирь, Проекты модернизации нефтеперерабатывающих заводов в региональном
разрезе анализируются с учетом определенных рисков. Риски связаны с
объемами перерабатываемого сырья и продукции на продажу — наличие рынков
сбыта. Коммерческие и трансакционные риски определяются наличием у завода
транспортных средств для осуществления поставок сырья и отгрузки
переработанной продукции, включая хранилища. Экономические риски
просчитывались по влиянию проекта на увеличение экономической маржи. Для каждого из проектов модернизации до отбора конечной конфигурации
необходимо выполнение подробных технико-экономических обоснований. Отрицательное влияние на снижение добычи нефти в 1994-1995 гг. оказало
затоваривание НПЗ готовой продукцией, которую из-за высоких цен на
нефтепродукты уже не в состоянии оплачивать массовый потребитель. Сокращают
объемы перерабатываемого сырья. Государственное регулирование в виде
привязки нефтедобывающих объединений к определенным Н ПЗ в этом случае
становится не положительным, а отрицательным фактором, не отвечает
современной ситуации в нефтяной отрасли и не решает накопившихся проблем. Преодоление спада добычи нефти является наиболее трудной задачей нефтяного комплекса. При ориентации только на существующие отечественные технологии и производственную базу снижение добычи нефти будет продолжаться вплоть до 1997 г. даже при сокращении фонда простаивающих скважин до нормативных величин и ежегодном наращивании объемов эксплуатационного бурения. Необходимо привлечение крупных инвестиций как иностранных, так и отечественных, внедрение прогрессивных технологий (горизонтальное и радиальное бурение, гидроразрыв пластов и т.д.) и оборудования особенно для разработки небольших и малодебитных месторождений. В этом случае спад добычи нефти можно будет преодолеть в 1997-1998 гг. На наш взгляд, ситуация в ТЭК. может быть оценена и с других позиций. Многие российские НПЗ не в состоянии покупать нефть по высоким ценам, из-за трудности реализации вырабатываемых нефтепродуктов. Следует учесть и то, что больше 100 млн т в год Россия через свои, а также бывших советских республик порты и трубопроводы, железнодорожные станции экспортировать не может. Таким образом, не определен баланс: добыча — потребление— экспорт. По данным Минтопэнерго РФ, в 1993 г. добычу и экспорт нефти осуществляли 37 СП. Они вывезли нефти более чем на 1.2 млрд долл., а сумма инвестиций зарубежных партнеров не превысила 230 млн долл. В 1994 г. совокупная добыча СП составила 14.7 млн т, а в 1995 г — 17.8 млн т. Экспорт нефти СП в 1994 г. составил 9.7 млн т. В 45 СП нефтеперерабатывающей промышленности объемы капиталовложений составили 25 млн долл., а экспорт нефтепродуктов в 1994 г. превысит 500 млн долл. Эффективное решение вопросов привлечения иностранного капитала в
развитие нефтяного комплекса России требует государственного подхода [6, Необходим поворот стратегии от наращивания добычи углеводородного сырья к повышению эффективности использования энергоресурсов. Важно учитывать проблему конечности и невосполнимости ресурсов, в ряде старых добывающих районов страны с развитой инфраструктурой они близки к исчерпанию. Оценка ресурсов всех категорий имеет расчетный характер и проверяется
практикой. Так, например, в Северо-Кавказском добывающем районе России по
мере его изучения меняется представление об оценке ресурсов. Если принять
оценку ресурсов, запасов и накопленной добычи нефти и газа района на Комплексность в использовании добытых из недр полезных ископаемых весьма низкая по отношению к мировому уровню. Это приводит к их потерям в размере 30-50% от учтенных в недрах запасов (в частностиб попутного газа и других ценных компонентов нефтяных месторождений). Исчерпание запасов основных месторождений, слабая под-тверждаемость оценки ресурсов в старых районах указывают, что кризис недропользования обусловлен торопливым и нерациональным истощением природных ресурсов. Дальнейшие перспективы открытий связаны с малоизученными районами Переход к рациональному использованию недр и ре-сурсосбережению по всей технологической цепочке от поиска полезных ископаемых до их переработки, а затем и вторичной утилизации полностью отвечает государственным интересам России. Вышеперечисленные задачи решаемы в условиях конкуренции субъектов регулируемого энергетического рынка. За последние годы в нашей стране в области экспорта нефти происходил постепенный отход от государственной монополии и приближение к принятой в промышленно развитых странах практике частно-государственной олигополии, субъекты которой действуют по разработанным и принятым ими же цивилизованным правилам с учетом национальных традиций и особенностей. Так как при реформировании экономики с 1992 г. произошел слом государственной машины управления, становление нефтяной олигополии происходило не всегда цивилизованными способами. Право продажи нефти и нефтепродуктов за рубежи страны получили более Широко распространилась практика освобождения от уплаты экспортных пошлин как профессиональных торговых компаний, так и многих администраций регионов, государственных структур, различных общественных организаций. В целом в 1992 г., по данным Главного управления по экономическим преступлениям МВД России, от экспортных пошлин освобождалось 67% вывозимой нефти, что лишало бюджет поступлений на сумму около 2 млрд долл. В 1993 г. в стране заработал институт спецэкспортеров, предполагающий
выделение наиболее опытных торговых компаний (трейлеров) и предоставление
им исключительного права на проведение внешнеторговых операций с нефтью и
нефтепродуктами. Это позволило увеличить объем экспорта нефти до 80 млн т в В 1994 г. сократилось число спецэкспортеров до 14 организаций. Экспорт нефти увеличивается до 91 млн т, цена на российскую нефть составила 99% от мировой. Улучшению дел в этой сфере способствовал процесс приватизации и реструктурирования нефтяной отрасли: ряд компаний сформировались как полностью вертикально интегрированные, способные осуществлять весь цикл операций от разведки и добычи нефти до реализации нефтепродуктов непосредственно потребителям. В конце 1994 г. основными российскими производителями и экспортерами при активном участии МВЭС РФ было создано отраслевое объединение Союз нефтеэкспортеров (СОНЭК), доступ в который открыт всем субъектам нефтяного сектора. Таким образом, российские компании оказались в состоянии конкурировать
на мировых рынках с ведущими монополиями промышленно развитых стран. Были
созданы условия для упразднения института спецэкспортеров, что и было
сделано решением правительства в начале 1995 г. Создание СОНЭК реализовало
используемую во всем мире практику упорядочения экспорта стратегических
товаров. Например, в Японии существует более 100 экспортных картелей, в Присутствие вертикально интегрированных нефтяных компаний на
внутреннем российском рынке создает предпосылки для развития эффективной
конкуренции между ними, имеющей положительные последствия для потребителей. Поставки по прямым связям, а также имеющие фрагментарный характер,
осуществляются и другими компаниями, но их доля в объеме поставок на
региональные рынки слишком мала, чтобы создавать конкуренцию монополистам. Создание в начале 1993 г. трех вертикально интегрированных нефтяных
компаний (ВИНК) существенным образом повлияло на рынки нефтепродуктов. Наряду с этим рост цен на нефть ВИНК в среднем ниже, чем по
нефтедобывающим предприятиям, не сформированным в компании. Кроме того,
нефтяные компании периодически объявляют о замораживании своих цен на
нефтепродукты. Это позволяет нефтяным компаниям осваивать не только рынки
нефтепродуктов областей, где находятся их дочерние АО
нефтепродуктообеспечения, но и активно выходить в другие наиболее
привлекательные регионы (приграничные, центральные, южные). Приостановка в Экономические последствия деятельности нефтяных монополий на
региональных рынках на сегодняшний день, в условиях тотального падения
платежной способности потребителей нефтепродуктов, не носят ярко
выраженного отрицательного характера. Более того, обеспечение нефтяными
компаниями поставок по госнуждам практически на условиях безвозмездного
кредитования (к числу безнадежных должников относится агропромышленный
сектор) решает оперативные проблемы неплатежей в регионах. Однако нет
гарантий, что при активизации спроса, в связи с растущей
платежеспособностью потребителей, потенциальные возможности ценового
диктата и иных злоупотреблений доминирующим положением не будут
реализованы. Это необходимо учитывать при формировании конкурентной среды и
разработке антимонопольных требований. При этом должны быть учтены
специфические отраслевые особенности, важнейшими из которых являются
следующие: В настоящее время закладываются основы формирования конкурентной среды
с учетом специфических особенностей отраслей ТЭК, что предусматривает: ТЭК;
1. Фримантл М. Химия в действии. В 2-х ч. Ч.1.: Пер. с англ. – М.: Мир, 1991. – 528с., ил. 2. Фримантл М. Химия в действии. В 2-х ч. Ч.2.: Пер. с англ. – М.: Мир, 1991. – 622с., ил. 3. В.Ю. Алекперов Вертикально интегрированные нефтяные компании России. – М.: 1996. 4. Ежемесячный аналитический журнал «Нефть и капитал», октябрь 1998, февраль 1999. ----------------------- |
РЕКЛАМА
|
|||||||||||||||||
|
БОЛЬШАЯ ЛЕНИНГРАДСКАЯ БИБЛИОТЕКА | ||
© 2010 |