Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Что значит для нас нефть?

Содержание.

Введение.
Что значит для нас нефть.
Насколько наше будущее связано с нефтью.
Откуда берется нефть.
Нефть. Что это такое? Как мы ее используем?
Переработка «черного золота».
Переработка «черного золота».
Фракционирование нефти.
Молекулы, из которых состоит нефть.
Нефть как источник энергии.
Энергия: прошлое, настоящее и будущее.
Энергия и ископаемые топлива.
Изменение молекулярных структуры топлив.
Получение из нефти полезных материалов и веществ.
Типы молекул, которые служат «кирпичиками» для построения многих полезных материалов.
Новые горизонты. Химия нефти и природного газа.
Чем можно заменить нефть?
Альтернативные источники энергии.
Альтернативные источники сырь для химической промышленности.
Подведем итоги. Что ожидает нефть в будущем?
Нефтепродукты.
«Томскнефть» страницы истории(1966-2006).
Во имя будущих свершений(1966-1970).
Время активных дней(1997-2006).
Немного про нашу Западно-Сибирскую провинцию.

Введение.

Практически важные характеристики нефтей: вязкость, содержание серы, смол, парафинов, выход фракций (химических частей нефти) при различных режимах термообработки. Без нефти нельзя представить себе современную жизнь человечества. Продукт переработки нефти – бензин – обеспечивает энергией почти каждый из имеющихся в мире автомобилей, которые используются как горючее для обеспечения теплом и электричеством почти каждого дома и большинства промышленных процессов. Нефть служит сырьем для получения почти всего того, что мы ежедневно используем. Спор о том, что лучше: сжигать нефть или ее – отражает два важнейших пути ее использования – в качестве горючего и в качестве исходного сырья для получения множества материалов. Крайне важно решить, как использовать нефть в будущем. Поскольку ее запасы не пополняются, а потребление нефти все время возрастает, то возникает вопрос: насколько нам ее хватит? В более широком плане вопрос можно сформулировать так: какие особенности состава и химического строения нефти делают ее настолько не незаменимой? Иначе говоря, должны ли мы как-то по-иному использовать нефть, учитывая то, что это неминуемо повлечет за собой изменение всего нашего образа жизни?

Что значит нефть для нас?

Изложить все, что производится из нефти, практически невозможно. И это несмотря на то, что большая ее часть тратится в виде топлива. Остановимся поэтому только на некоторых материалах, которые прямо или косвенно получают из нефти.

Насколько наше будущее связано с нефтью?

Из 18 миллионов баррелей нефти. Большую часть всего этого потребляют промышленность и грузовые перевозки. А не частные лица. Большая часть ее попросту как топливо сгорает, превращаясь в тепло и электричество, и используется как топливо в двигателях транспортных средств. Из остальной нефти получают из пластмассы, волокна, синтаксические витамины и многие другие жизненно необходимые вещи. Одним словом, нефть – важнейшая, в настоящее время незаменимое компонента нашего образа жизни. 87% нефти сжигается и 13% - в 6 с лишним раз меньше – идет на другие цели. Дмитрий Иванович Менделеев, русский ученый, приложивший периодическую систему элементов, отмечая исключительную ценность нефти именно как исходного сырья для промышленности, говорил, что сжигать нефть это все равно, что топить ассигнациями. Однако доступность нефти, легкость ее хранения и использования в качестве горючего привели к тому, что на практике победила другая точка зрения. И все же, несомненно, наступит такое время, когда все мы столкнемся с необходимостью пересмотра существующего положения. Когда это понадобится – зависит от величины запасов, путей использования этого сырья и от того, появятся другие варианты.

Откуда берется нефть?

Как и большинство других полезных ископаемых, нефть распределена на Земле неравномерно. Она встречается обычно в виде больших месторождений. Кроме того далеко не всегда распределение запасов по регионам совпадает с распределением спроса на нее. Поэтому различные страны заключают между собой торговые соглашения, договоры об экспорте и импорте.

Нефть. Что это такое? Как мы ее используем?

Нефть часто называют «черным золотом». Основное различие между алюминиевой, медной, железной руд – в строении молекул. Нефть – это смесь сотен веществ обладающих двумя важными общими свойствами. Во-первых, они богаты энергией, которая высвобождается в результате сжигания. Во-вторых, эти молекулы можно химически связывать друг с другом или трансформировать самым различным образом и получать при этом громадное множество полезных веществ. Химики получают из небольших молекул нефти большие молекулы цепочного строения, которые используются для производства пленок, тканей, синтетического каучука, всех видов пластмасс. Также превращает нефть в душистые и взрывчатые вещества, лекарства. Для химиков нефть всегда была более интересным веществом, чем можно было бы предположить исходя из ее невзрачного вида.

Переработка «черного золота».

Нефть, выкачиваемая из Земли, называется «сырой». Это – зеленовато – коричневая или черная жидкость, которая в одних случаях легко текуча, льется как вода, а в других – весьма вязкая жидкость. Сырую нефть доставляют на нефтеперерабатывающие заводы. Здесь ее разделяют на более простые компоненты, из которых одни используют сразу, а другие подвергают дальнейшей химической переработки. Из сырой нефти прежде всего удаляют все соли, кислоты и другие ионные соединения, которые в ней могут быть. Большинство оставшихся веществ – это углеводы – соединения, состоящие только из двух элементов – водорода и углерода. Перегонкой нефти углеводороды разделяют на группы веществ с близкими температурами кипениями.

Разделение смесей путем перегонки.

Перегонка (дистилляция) – это метод разделения смеси, основанный на различии в температурах кипения различных ее составляющих. Пары, выделяющиеся из кипящей смеси, имеют различный состав в зависимости от температуры кипения. Их охлаждают и конденсируют по отдельности. В результате получают жидкости, называемые дистиллятами.

Свойства веществ, которые могут присутствовать в изучаемой смеси.

Вещество	Формула (темп. кип., ⁰С)	Плотность г/мл	Результат реакции с
Вещество	Формула (темп. кип., ⁰С)	Плотность г/мл	I₂ CoCL₂ CuSO₄
Ксилол (растворитель)	C₈H₁₀ (144)	0,88	Красный раствор	Не растворяется	Окраска раствора не
Вода	H₂O (100)	1,00	Слаборастворим, желтый раствор	Розовый раствор	Голубой раствор
Этилен – гликоль (антифриз)	C₂H₆O₂	1,11	Темно – желтый раствор	Слаборастворим, кристаллы оранжевого цвета	Окраска не изменяется
Фреон - 113	C₂CL₃F₃ (45,8)	1,58	Фиолетовый раствор	Не растворим, кристаллы остаются красными

Фракционирование нефти.

При фракционировании нефть разделяют на фракции, которые сами представляют собой смеси углеводородов с близкими температурами кипения и др. общими свойствами. Сырая нефть нагревается в печи примерно до 400 ⁰C. Затем она перекачивается в колонну для перегонки. Высота колонны более 30 м. Внутри ее на различной высоте расположены наборы керамических пластин, называемых тарелками. По мере того как горячая сырая нефть поступает в колонну, молекулы веществ, имеющих более низкую температуру кипения, первыми поднимаются наверх. При этом они остывают. Самые легкокипящие вещества остаются газообразными и попадают на самый верх установки. Остальные попадают на тарелки, расположенные на различной высоте в зависимости от температуры кипения. Здесь они конденсируются и образуют фракции с различными интервалами температуры кипения. Наиболее низкокипящие вещества остаются жидкостями, в течение, всего процесса им собирается в самом низу колонны.

Молекулы, из которых состоит нефть.

Газообразные фракции сырой нефти состоят из веществ с наименьшими температурами кипения. Эти углеводороды легко испаряются и попадают в виде газов на самый верх колонны для перегонки. Отсюда следует, что их молекулы относительно слабо притягиваются друг к другу и к другим молекулам нефти. Эти газообразные углеводороды содержат от одного до четырех атомов углерода. Те фракции, которые при комнатной температуре представляют собой жидкости, включая бензин, керосин и некоторые масла, состоят из молекул, у которых от 5 до 20 углеродных атомов. Молекулы тяжелых фракции, которая не испаряются даже при самых высоких температурах используемых при перегонки, содержат еще больше атомов углерода в составе своих молекул. Изучение свойств показывает, что с ростом числа углеродных атомов возрастает притяжение молекул друг к другу.

Нефть как источник энергии.

Никто в точности не знает, как образовалась нефть. Наиболее вероятно, что она получалась из останков животных и растительных организмов, обитавших в древних морях около 500 млн. лет назад. Эти организмы погибали и покрывались осадками. Давление, тепло и микроорганизмы превратили их в нефть, которая оказалась спрятанной в земной коре. По-видимому, образование нефти идет непрерывно; должно оно идти и в наши дни. Но скорость ее образования несоизмеримо мала по сравнению со скоростью добычи и расходования. Нефть начали использовать около 5000 лет назад. В те времена на Ближнем Востоке собирали нефть, просачивающуюся из земли, и использовали для пропитки кораблей и стен каналов, чтобы сделать их водонепроницаемыми. К концу первого тысячелетия н.э. Арабы начали получать из нефти керосин и использовать его для освещения. В 11 веке в Китае добывали нефть с глубины более чем 600 м. Марко Поло (13в.), путешествуя через Персию, описывал добычу нефти в этих местах.

Энергия: прошлое, настоящее и будущее.

Вся используемая нами энергия – солнечного происхождения. Путем фотосинтеза энергия излучения солнца запасается в виде химической энергией веществ в растениях. Животные питаются этими растениями и сохраняют энергию в виде биологических молекул – молекул живых систем. Солнечная энергия и энергия, запасаемая в виде биомолекул, - это основные энергетические источники жизни на нашей планете. Использование различных видов «запасенной» солнечной энергии, ставшая возможным после открытия явления горения, сыграла основополагающую роль в развитии человеческой цивилизации. В прошлом у людей были неограниченные запасы дешевой энергии. До 1850г. вода, дерево, ветер и животные целиком удовлетворяли медленно растущие энергетические запросы человека. Древесина – основной источник энергии – всегда была в изобилии: леса вырубались, чтобы постоянно расширять посевные площади. Энергия горящего дерева использовалась для отопления, приготовления пищи и освещения. Вода, ветер и энергия животных приводили в движения общественный транспорт, обеспечивали энергией промышленные процессы и машины.

Энергия и ископаемые топлива.

Энергия горения нефти, природного газа, угля – это, по сути, запасенная энергия солнечных лучей. Ископаемые топлива, судя по всему, образованы из биомолекул доисторических растений и животных. Сохраненная в результате этого энергия, освобождаемая при их сгорании, - это энергия, получившаяся из солнечных лучей при фотосинтезе. В чем-то этот процесс напоминает работу мышеловки. В химических соединения запасается химическая энергия. Если происходит перегруппировка атомов, приводящая к более устойчивой структуре, как в случае горения топлив, то некоторое количество заключенной энергии переходит в тепло и свет. При реакциях горения топлива освобождается тепловая энергия, или тепло. Ученые и инженеры сделали этот вид энергии много полезной, создав устройство, способные превращать тепло в другие виды энергии. Большая часть используемой нами энергии претерпевает несколько таких превращений. Хотя устройства, превращающие один вид энергии в другой, несомненно, повысили потребительские свойства нефти и других видов топлива, некоторое из них породили и свои проблемы. Очень часто превращение энергии сопровождается загрязнением окружающей среды. В более общем виде это значит, что определенное кол-во энергии «теряется» на стадии превращения. Иначе говоря, эффективность превращения энергии никогда не бывает абсолютной, некоторое ее кол-во всегда пропадает, не совершая полезной работы. Поскольку запасы нефти не бесконечны, повышение эффективности использования заключенной в топливе энергии очень важно. Один из способов повышения общей эффективности – уменьшить число стадий, на которых происходит превращение энергии. Другой способ – повысить эффективность превращения на каждой стадии. К сожалению, устройства, превращающее химическую энергию в теплоту, а затем в механическую энергию, обычно имеют коэффициент полезного действия менее 50%. Солнечные батареи (осуществляющие прямое превращение солнечного света в электричество) или топливные элементы (непосредственно превращающие электричество химическую энергию)

выглядят очень многообещающей альтернативой нефти и могут способствовать более эффективному ее использованию. Но, к сожалению, в обозримом будущем мы будем продолжать сжигать нефть для удовлетворения наших потребностей в энергии.

Изменение молекулярных структуры топлив.

Как только на рубеже 19 и 20 веков изобрели электрическое освещение, использование керосиновых ламп резко пошло на убыль. В результате в значительном мире отпала нужда в керосиновой фракции сырой нефти, которая состоит из углеводородов, имеющих 12-16 атомов углерода.К 1913 был разработан крекинг – процесса разрыва молекул керосиновой фракции, на меньшие по размеры молекулы бензина путем нагрева керосина до 600 – 700⁰С. (напомним, что бензиновая фракция включает углеводороды , состоящие из 5-12 атомов углерода в молекуле.) Например, молекулы из 16 атомов углерода может быть разорвана на 2 молекулы, в каждой из которых по 8 атомов углерода. При такой высокой температуры все 3 углеводорода находятся в газообразном состоянии. На практике сейчас все продукты, содержащую в молекуле от 1 до 14 атомов углерода и (и даже больше), получают при помощи крекинга. Особенно важны используются в качестве бензина углеводороды с 5-12 атомами углерода. Часть продуктов, в молекуле которых содержится 1-4 атома углерода, сжигают прямо на заводах для поддержания высокой температуры. В настоящие время крекингу подвергают до трети всей сырой нефти. Процесс был улучшен добавлением катализаторов, например, оксида алюминия (Al₂O₃). Катализатор повышает скорость реакции, но сам при этом не расходуется. Эффективность каталитического крекинга выше, поскольку он проходит при более низкой температуре (500⁰С вместо обычных 700⁰С). Сорта (и соответственно цены) бензины бывают разные. Быстрее всего сгорает бензин, состоящий из линейных алканов, таких, как гексан (С₆Н₁₄), гептан (С₇Н¹⁶) и октан (С₈Н₁₆). Однако быстрое сгорание «бьют» по двигателю (детонация) и может вывести его из строя. Лучше подходит в качестве моторных топлив разветвленные алканы, особенно разветвленный изомер октана. Относительно недорогой способ повышения качества бензина состоит добавлении в него таких веществ, как тетраэтилсвинец. Это соединение

понижает скорость сгорания линейных углеводородов и тем самым увеличивает октановое число бензина. Свинец, входящий в состав этой добавки, при сгорании бензина выделяется вместе с выхлопными газами в атмосферу. Из-за вредного влияния свинца на окружающую среду во многих странах приняты законы, ограничивающие или запрещающие использование тетраэтилсвинца. Еще одно направление улучшение качества топлива - его химическая модификация. Поскольку разветвленные углеводороды сгорают мягче, был разработан и применяется на нефтеперегонных заводах процесс изомеризации. Пары углеводородов при этом нагреваются в присутствии катализатора. Разветвленные алканы смешиваются с бензиновой фракцией, получаемой при крекинге, и в результате получается высоко качественный неэтилированный бензин, не содержащий свинца. Как крекинг, так и изомеризация – довольно дорогие процессы, повышающая цену бензина. Приобретаемые полезные свойства, перекрывают этот недостаток.

Получение из нефти полезных материалов и веществ.

Как архитектор подбирает имеющиеся строительные материалы так при проектирование нового задания, так и химик – в известном смысле молекулярный архитектор – используют одни молекулы для конструирования других. Архитектор должен знать структуру и свойства строительных материалов. Точно так же химик должен знать и понимать структуру и свойства веществ – его «строительных материалов».

Типы молекул, которые служат «кирпичиками» для построения многих полезных материалов.

Углерод – универсальный «строительный» материал, поскольку существует множество способов, которыми он может образовать связи с другими атомами. Как объяснить образование химической связи в алкенах, учитывая, что каждый углеродный атом для стабилизации своего внешнего электронного уровня должен использовать 8 электронов? При простой (одинарный) ковалентной связей, как в алкенах, 2 электрона совместно используются двумя соседними атомами (С:С или С-С). При образовании двойной ковалентной связи в совместное пользование вступают 4 электрона (С::С или С=С). Алкены химически более активны, чем алканы. Их двойные связи участвуют во многих химических реакциях. Соединения с двойными связями называются ненасыщенными, потому что не все углеродные атомы связаны с максимальным числом (четыре) других атомов. Углеводороды – далеко не единственные «молекулярные кирпичики». Часто используются и соединения, содержащие кроме углерода и водорода один или несколько других элементов, например кислород, хлор, серу. Такие структуры можно представить как углеводороды, в которых эти атомы замещают один или несколько атомов водорода. Такая замена очень сильно влияет на реакционную способность. Молекулы, состоящие даже из одних и тех же элементов, могут иметь совершенно различные свойства.

Новые горизонты. Химия нефти и природного газа.

Сейчас трудно представить, что менее полутора столетий назад все, что использовал человек, получали либо непосредственно из природных материалов – дерево, камня, либо путем их не сложенной переработки (металлы, стекло, керамика). Из волокон были только шерсть, хлопок, лен и шелк. Единственными пластмассами были целлулоид, получаемый из древесины, и щеллак – продукт животного происхождения. Используемые в те времена лекарства и пищевые добавки, такие, как соль, ванилин и шоколад, - все брали непосредственно у природы. В настоящее время многое вокруг нас сделано из синтетических материалов (нефтепродуктов), получаемых из нефти или природного газа.
Некоторые нефтепродукты, например детергенты, пестициды, лекарства, косметические препараты, используются как таковые, без дополнительной переработки. Большая же часть продуктов нефтяной и газовой химии служит исходными продуктами для получения других синтетических веществ, в особенности полимеров. Полимеры, несомненно, занимает центральное место в промышленности 20 века. Полимеры это – красители, ткани, резина, изоляционные материалы. Общее мировое производство получаемых из нефти и газа полимеров в настоящее время в 5 раз превышается производство алюминия. Около одной трети тканей и 70% резины человечество получает из нефти. Алканы не вступают практически не в какие реакции, кроме, пожалуй, горения. Поэтому непосредственно из них трудно синтезировать что-нибудь полезное. В противоположность этому алкены и ароматические соединения играет важную роль в конструировании новых молекул. Алкены найдены в сырой нефти и их можно получить из нее при перегонки. Кроме того, они получают при крекинге нефти и их выделяют в качестве побочного продукта на нефтеперерабатывающими заводах. С промышленной точки зрения наиболее важные алкены – этилен и пропен. Ароматические соединения, такие, как бензол и стирол, также получаются при каталитическом крекинге, а также реформинге – подобном крекингу процессе, в результате которого из неразветвленных алканов нефти получаются ароматические соединения. Эти вещества используются для получения громадного числа продуктов; в нашей книге не хватало бы места, чтобы просто написать уравнения и схемы всех используемых реакций.

Этилен легко превращается во множество полезных продуктов из-за высокой реакционной способности двойной связи. Этанол (этиловый спирт) и полиэтилен – два важнейших вещества, получаемых в промышленных масштабах из этилена. Этанол получается путем присоединения молекул воды по двойной связи молекулы этилена. Процесс ускоряется в кислотной среде. В результате присоединение молекулы воды двойная связь исчезает каждый углеродный атом соединяется с четырьмя атомами, а не с тремя, как было ранее. Такая реакция называется реакцией присоединения. Этанол широко используется как растворитель в парфюмерии, при приготовлении разнообразных настоек, отдушек, лекарств, алкогольных напитков. Используется он и как горючее. Полиэтилен, используемый, например, как упаковочный материал, - один из важнейших представителей класса соединений, называемых полимерами. Полимер – это большая молекула, состоящая из большого числа (500 – 20000 и более) повторяющихся мономерных звеньев. В полиэтилене такой повторяющийся мономерной единицей служит этилен. Синтез молекулы полиэтилена напоминает изготовление цепочки и скрепок для бумаг. В роли скрепки выступает молекула этилена, а изготовление цепочки – это соединение скрепок друг с другом. Таким образом, мономер – это небольшая молекула, из которой большая молекула полимера. Полимеры, образовавшиеся в результате такой реакции, называются полимерами присоединения. Если в молекуле этилена один или несколько атомов водорода заменить на какой-либо другой и затем получить полимер, то можно синтезировать вещества самыми разнообразными свойствами. Среди таких полимеров наиболее распространены поливинилхлорид, полиакрилонитрил и полистирол. При внимательном рассмотрении структуры молекул полимеров становится понятным, почему полимеры и изготовленные из них полимеры обладают столь разнообразными и характерными свойствами. Длинная нитевидная полимерная молекула легко сгибается и скручивается. Множество таких молекул, собранных вместе, переплетаются друг с другом на подобие макарон. В результате получается очень гибкий материал. Подвижность полимерных молекул может быть усилена в ведении в их состав фрагментов, выступающих в качестве молекулярной смазки. Это пластификаторы. Поливинилхлорид без такой смазки – жесткий материал и

используется для изготовления труб и облицовки домов. Если же добавить пластификатор, то из такого поливинилхлорида можно делать плащи и обувь. Жесткость может быть повышена путем дополнительного связывания полимерных молекул химическими связями, которые ограничивают подвижность молекул относительно друг друга. Прочность и жесткость полимерных материалов увеличиваются, если все их молекулы уложить в одном направлении, как вы это с волосами, когда расчесываете их гребешком. Полимерные цепи при этом вытягивается, а не скручивается в клубок. Полимеры, молекулы которых после некоторой обработки остаются в таком вытянутом состоянии, очень хороши для изготовления пленок и волокон. Хорошая пленка получается из полиэтилена. Из полиакрилонитрила делают волокно для изготовления ткани. Кроме реакций присоединения, существуют и другие способы синтеза полимеров. Белки, крахмал, целлюлоза нейлона и полиэфиры – все эти полимеры образовались путем потери мономерами молекул воды. Отщепление воды называется конденсацией, а получающиеся при этом полимеры – конденсационными полимерами. Реакции конденсации можно использовать и для получения мелких молекул.

Чем можно заменить нефть?

Нефть – невозобновляемое полезное ископаемое – по крайней мере, в масштабах времени существования человека на Земле. Вы уже убедились, насколько важна нефть. Поэтому химики широко исследуют возможности ее замены и в качестве горючего, и как сырья для синтезов.

Альтернативные источники энергии.

Наш образ жизни сопряжен с использованием больших количеств энергии. Вклад различных источников энергии существенно менялся во времени. По мере роста наших энергетических потребностей использовалось все больше источников энергии, но в основном расходовались невозобновляемое полезные ископаемые. Что же ожидает в будущем все виды топлив, в особенности нефти?

Во-первых, открытие новых месторождений может смягчить остроту вопроса. Так, использование морских месторождений, по-видимому, будет становиться все более обычным.

Во-вторых, многообещающей выглядит добыча «твердой нефти»: из нефтеносных пород и песков. К сожалению, эти источники весьма дороги из-за того, что недостаточно отработаны технологии. Для получения топлива нужно переработать громадную массу песка и других пород. Но все же это очень перспективный источник из-за больших запасов сырья. Например, в скалистых горах США находится так называемый кероген - не до конца сформировавшаяся нефть. При нагреве этих пород получается продукт очень похожий на сырую нефть. Запасы такого вида топлива, согласно современным оценкам превращает мировые запасы обычной нефти. Выделение нефти из нефтеносных пород – серьезная проблема главным образом из-за высокой цены получаемых продуктов. Осложняет положение и то, что при переработки угля образуются большие количества загрязненной воды, которую необходимо очищать. Но, конечно, при соответствующем финансировании все эти вопросы можно разрешить. В настоящее время ведутся большие работы в этом направлении. Цена и доступность обычной нефти будут одним из важнейших факторов, определяющих интенсивность подобных работ. Другая возможная альтернатива нефти – получение жидкого топлива из угля. Запасы угля гораздо больше, чем запасы нефти. Технологии превращения угля жидкое топливо существует уже многие десятилетия. В годы Второй Мировой войны Германия широко использовала этот вид топлива. Имеются промышленные разработки этого топлива и других странах. В настоящее время добыча угля и превращение его в жидкое топливо обходится значительно дороже такого же кол-ва жидкого топлива из нефти. По мере увеличения стоимости нефти положения, несомненно, будет меняться на обратное. Предлагается также вариант «нефтяных плантаций». Существует более 2000 видов растений семейства молочаев, способных поглощать солнечную энергию и сохранять ее в виде углеводов, а не углеводов. Бензиновые двигатели автомобилей легко переделать под двойное топливо: бензин или сжатый природный газ. Баллон со сжатым природным газом, в основном метаном, удобно размещается в багажнике автомашины. Одной заправки хватает примерно на 250 миль. Использование природного газа – экологически относительно чистого топлива одно из стратегических направлений решение проблемы нефтяных ресурсов. Кроме этих перечисленных выше вариантов, в настоящие время используется энергия падающей воды, энергия распада атомного ядра,

энергия солнца и ветра, геотермальная энергия и энергия, выделяющая при сжигании мусора. Все эти виды могут заменить нефть в стационарных установках. Но к сожалению, пока что нет реальной замены нефти на транспорте. Мы можем так усовершенствовать наши машины, что они будут потреблять меньше нефти. Мы можем так изменить технологию получения энергии, что станет возможным использования других видов сырья. Но что может заменить нефть в качестве сырья для промышленности?

Альтернативные источники сырь для химической промышленности.

Поскольку запасы нефти продолжают уменьшаться, весьма вероятно, что в недалеком будущем все большая доля добываемой нефти будет направляться на цели синтеза различных соединений. Тем не менее,и в этом случае необходимо найти какую-то замену нефти, поскольку когда-нибудь ее запасы вовсе истощатся. Специалисты и тут обращают свое внимание на угль. Угль – это ведь почти чистый углерод. Следовательно, для развития химии угля можно использовать все, что мы знаем об этом элементе и его соединениях. В принципе все продукты, получаемые из нефти, могут быть синтезированы из угля. Быстрый переход от нефти к углю как химическому сырью сдерживается необходимостью существенных капиталовложения для ввода в строй новых шахт и карьеров и перерабатывающих заводов. Кроме того, при использовании угля более дороги процессы выделения и отчистки. Сложно и дорого решать вопросы охраны окружающей среды. Следовательно, продукт, полученный в результате переработки угля, будет существенно дороже такого же продукта, полученного из нефтяного сырья. Такого положение будет сохранятся вплоть до существенного истощения запасов нефти. Другим доступным источником углерода и водорода является биомасса. Основная ее часть – целлюлоза – главный компонент древесины. Целлюлоза – это полимер, состоящий из повторяющихся остатков глюкозы. Глюкоза относится к классу углеводов и является важной составной частью продуктов питания.

Углеродный остов целлюлозы может быть использован для синтеза углеводородов. Согласно одному из возможных вариантов этих целей будут выращиваться быстрорастущие растениях на специальных фермах. Перспективным источником углерода являются так же и органические отходы, как бытовые, так и промышленные. В настоящее время уже налажено производство этилового спирта из соломы сахарного тростника, остающиеся после получения сахара. Достижение биотехнологии позволяют в принципе превратить солнечную энергию, запасенную в биомассе растений, и исходное сырье для химической промышленности. Надо еще учесть, что в настоящее время мы находимся в самом начале развития этой области науки и техники. Тем не менее уже имеются примеры успешного использования ферментов для получения ряда веществ. Сейчас методами биотехнологии в широких масштабах получают шесть важных химических соединений, включая этанол и уксусную кислоту. Они, конечно, сейчас более дороги, чем получаемые из нефти. Но со времен цена нефти растет, а биотехнологические способы становятся более конкурентоспособными. Весьма вероятно, в недалеком будущем основной большой химии будет нефть, угль и биомассы. Конкретный вклад каждого из источников будет определятся экономической ситуацией в каждой конкретной стране. Таким образом, мы видим, что в дальнейшем необходимо будет принимать ответственные решения, касающиеся источников энергии и сырья, и что химия способна разрешить возникающие при этом проблемы. В настоящее время, однако, большинство возможных заменителей нефти дороги либо отсутствует развитая технология их переработки. Чтобы неизбежный переход от нефти и газа на другие источники энергии и сырья не изменил наш образ жизни слишком резко, необходимо придерживаться режим экономики, т.е. более эффективно использовать имеющуюся запасы и увеличивать объем вторичного использования. Кроме того, экономия очень важна с экологической точки зрения и поэтому затрагивает интересы всех людей нашей планеты.

Что значит для нас нефть? 📙 Реферат → 🆔 305964