Або дорога нафти від землі до нашого автомобіля
Для більшості з нас паливо означає час від часу заїжджати на заправку та заправляти бензин чи дизель у баку автомобіля. Можливо, ми трохи бурмотимо, що ціну 95 знову підняли на 5 форинтів. Хоча ми знаємо, що її отримують із сирої нафти шляхом переробки, але які процеси ви проходите, перш ніж потрапити із землі в бак нашого автомобіля?
Хоча паливо можна виробляти з багатьох інших матеріалів - і багато хто намагається - на сьогоднішній день у великих кількостях сира нафта є основним фактором, що робить її найпопулярнішим та широко використовуваним джерелом викопних джерел енергії. Це тому, що його видобуток, транспортування та переробка також надзвичайно дешеві. Крім того, він має дуже високу теплотворну здатність (спалювання одного літра бензину може закип’ятити близько ста літрів води), процес переробки може бути автоматизований, і набагато простіше виробляти з нього надійне, якісне паливо, ніж з більшості сировини. Але найбільшим недоліком чорного золота є те, що його доступна лише його кінцева кількість, і оскільки ми говоримо про невідновлюване джерело енергії, воно з часом закінчиться, і останні краплі змінять власників за астрономічною ціною.
Але що таке сира нафта?
Нафта (також відома як мінеральна олія) - це щільна, тритумна чорна або коричнева рідина за своєю консистенцією, яка утворюється під землею шляхом розкладання органічних речовин рослинного та тваринного походження в анаеробному (герметичному) середовищі з подальшим високим тиском і висока температура перетворюється на вуглеводневу суміш. Отриманий матеріал додатково стискається під високим тиском між шарами, поки остаточно не накопичується в шарі з губчастою, пористою структурою, з непроникним шаром над ним, що запобігає витіканню масла. Це геологічне утворення називають нафтоловкою. Нафтове родовище зазвичай складається з декількох таких пасток. Зазвичай внизу шару родовищ є вода, над нею пливе нафта, верхній рівень і так звана газоуловлювач зазвичай заповнюються природним газом.
Процес утворення нафти займає приблизно один-два мільйони років, і всі його фактори однаково важливі. Це тому, що є велика кількість нафти лише там, де ці умови є разом. Крім того, шари потребують відносного спокою, щоб відбувалися процеси. Ось чому Техас, Венесуела, Карибський басейн, Близький Схід, Каспійське море, Середня Азія, Південний Китай, Індокитай та Індонезія є найбільшими нафтовими родовищами. Тут знаходиться 70% запасів нафти Землі.
Однак вчені заявляють, що є два можливих способи видобутку сирої нафти (але на сьогоднішній день досі немає єдиної думки щодо правильності теорії). Тобто та олія біогенний, одержимість не біогенний речовина, тобто чи була вона створена біологічним процесом чи ні.
Сучасне формулювання небіогенної теорії походить від російського геолога Миколи Кудрявцева, який, вивчаючи величезні родовища смолистих пісків в Атабасці, Канада, дійшов висновку, що немислимо, щоб таке величезне родовище нафти могло бути результатом біологічних процесів. У будь-якому випадку, вуглеводні можна знайти де завгодно в нашій Сонячній системі, навіть у кометах, де і так немає життя.
Тим не менше, переважна більшість сучасного наукового співтовариства дотримується думки, що кількість небіогенної олії значно нижча, ніж кількість біогенних джерел.
Ця теорія підтверджується наступними фактами:
- Нафта містить ті самі елементи, хоча і в різних пропорціях (наприклад, вуглець, водень, кисень, азот, сірка, фосфор), які мають органічні сполуки та організми.
- Концентрації мікроелементів та ізотопів вуглецю однакові.
- Можна знайти залишки живих організмів, які загинули в олії.
І, звичайно, є популярна теорія, згідно з якою на той час динозаври - бо ми їх не любимо заради себе - входили в болото і тому, що вони не могли вирватись з трусів, тонули. Їх тіла опускаються на дно болота, де за кілька мільйонів років мертвий динозавр перетворився на нафту. Тоді прибув Джокей Юінг, добре викачавши “діновий сік” з-під землі, а наприкінці дня, на свою радість, налив відро віскі. Але, згідно сучасного стану науки, ця теорія не є дійсною, оскільки нафта є насамперед продуктом анаеробного розпаду мертвих морських (рослинних і тваринних) одноклітинних організмів та планктону.
Види сирої нафти
Склад сирої нафти визначається вуглеводнем, який є його основним компонентом. Тож можна говорити про парафінову, нафтенову, асфальтову та перехідну олію. Сама нафта є неочищеним мінералом, оскільки багато різних речовин забруднює її склад - від залишків порід пласта, до сірковмісних органічних та неорганічних сполук, азоту та кисневмісних речовин до металоорганічних сполук. Тому можуть існувати серйозні відмінності між маслами, що видобуваються на кожному місці, залежно від місця походження.
На додаток до місця видобутку, на кожній партії також вказані щільність та вміст сірки в кожній партії. Що стосується щільності, можна говорити про легкі, проміжні та важкі типи (це вимірюється в так званих ступенях API), тоді як вміст сірки може бути низьким (солодкий) або високим (кислий). Ця інформація складає назву видобутої сирої нафти, наприклад: Dubai Intermediate Sour.
Переробка нафти
З нафтових свердловин на поверхню виводиться так звана рідина для свердловин. Це попередньо оброблено, щоб зробити його чистішим та транспортабельнішим. Спочатку з рідини свердловини в сепараторі витягують природний газ та механічні забруднення. Далі йде завод з підготовки нафти і газу, де масло нагрівається до 120-150 градусів Цельсія і веде до стабілізаційної вежі. Тут при тиску 0,6-0,8 МПа легкі частинки бензину та гази осідають через верх вежі в конденсатор.
Переробка
Переробка/переробка сирої нафти на нафтопереробних заводах дуже спрощена і складається з таких етапів: дистиляція, десульфурація, процеси конверсії та поліпшення якості і, нарешті, виробництво готової продукції шляхом змішування.
Десульфурація: Сірка присутня в різних пропорціях у кожному продукті дистиляції, тому для отримання сірки для різних груп речовин застосовуються різні методи. Одним з найдосконаліших процесів є технологія гідрування. Десульфурація зменшує вміст сірки у продуктах до менш ніж десяти частин на мільйон, що становить десять грамів на тонну. Це необхідно, оскільки при спалюванні бензину також утворюється (серед іншого) діоксид сірки та триоксид сірки. Обидва гази токсичні, тому переробка намагається мінімізувати вміст сірки в сирій нафті.
Октанове число є мірою толерантності до тиску та самозаймання автомобільних бензинів, що є міжнародно рівномірним значенням. Октанове число - це об’ємний вміст ізооктану в суміші ізооктану та н-гептану з тим самим допуском тиску, що і випробуваний бензин. Толерантність до стиснення ізооктану хороша, тому його октанове число приймається як сто. Через толерантність Росса до стиснення октанове число н-гептану вважається рівним нулю.
Так, наприклад, допуск на стиск 95 бензину дорівнює допуску до тиску суміші, що містить 95 об.% Ізооктану та 5 об.% Н-гептану.
Є матеріали, які мають толерантність до стиснення, ніж ізооктан, такі як метан, бензол або толуол. Таким чином, використання цих матеріалів як добавок може призвести до отримання палива з октановим числом понад сотню.
Підвищення якості
Однак також цікаво спостерігати, як вони збільшують частку фракції бензину та покращують якість бензину. Суть операцій конверсії та поліпшення якості полягає в тому, що структура молекул змінюється в процесі конверсії, тобто із суміші високовуглецевих сполук утворюються більш цінні фракції з низьким вмістом вуглецю. Крекінг також є важливою операцією для збільшення виходу бензину та забезпечення суворих вимог до якості, викладених у стандартах.
Нарешті, паливо виробляється з різних напівфабрикатів та компонентів суміші, які можна заправляти в наших автомобілях на АЗС. Цей процес виконують сучасні змішувачі, керовані комп’ютером.
Стандарти
Європейський стандарт на бензин (такий самий, як і угорський) містить специфікації для 14 параметрів (експериментальне октанове число, моторне октанове число, вміст свинцю, щільність, вміст сірки, стійкість до окислення, вміст смоли, корозія мідних пластин, колір, олефін вміст, аромат, вміст бензолу, вміст кисню та вміст кисню).
Для дизельного палива встановлено 16 встановлених параметрів (цетанове число, цетановий індекс, щільність, вміст поліароматичних вуглеводнів, вміст сірки, температура спалаху, залишок дистиляції, вміст золи, вміст води, загальні домішки, корозія мідних пластин, стійкість до окислення, змащення, в'язкість, метил дистиляція та жир).
Неможливо знати, скільки нафти, що видобувається, в даний час лежить глибоко в землі або скільки років буде достатньою потужністю нині активних родовищ нафти. З одного боку, оскільки нафтові компанії зберігають цю інформацію в таємниці із семи печатками, а з іншого боку, враховуючи тенденції, що переважають в даний час в автомобільній промисловості, до того часу, коли закінчиться остання крапля нафти, усі будуть шалети електромобілі. Вони можуть знайти відновлюване джерело енергії, яке можна використовувати краще та економічніше як паливо, ніж будь-яке відоме на сьогодні рішення. Але це музика майбутнього.