Nafta

1360 0

Nafta

Nafta yra skystas tirpalas, kurį sudaro sotieji dujiniai, skysti ir kieti angliavandeniliai (anglies atomų skaičius gali svyruoti nuo 1 iki 50 ir daugiau). Naftoje yra nedidelis kiekis sieros, deguonie ir azoto. Kai kurias naftos rūšis sudaro didelis aromatinių angliavandenilių kiekis.

Nafta yra angliavandenilių mišinys, kuris retkarčiais išsisunkia iš žemės į paviršių ir sudaro naftos ežerėlius. Dažniausiai nafta gaunama iš gilesnių žemės sluoksnių, gręžiant šulinius. Neapdirbta nafta dažniausiai būna šviesi, mažo klampumo; pasitaikanti rečiau rusvos ar net juodos spalvos. Nafta būna klampi, nemalonaus kvapo, kuris paareina nuo sieringų junginių.

Dažniausiai nafta būdama skysta, keitė savo požeminę vietovę, kol pakliuvo tarp vandens ir naftos nepraleidžiančių sluoksnių. Nustatyta, kad nafta rinkosi iškilesnėse slenkančio smėlio sluoksnių dalyse, o vanduo bei jo prisotintas tirpalas mineralinėmis druskomis-to paties sluoksnio įdubimuose. Iš aplinkos geologinių sluoksnių formacijos dažnai pavyksta atspėti ir naftos laukų buvimą požemyje. Kartais nafta susigeria į palyginti minkštą kalkakmenį su trupučiu smėlio ir molio ir sudaro kukerzitą.

Naftos laukams nustatyti naudojami įvairūs prietaisai, kaip seismografiniai įrenginiai, Sukamosios svarstyklės, gravimetrai. Nafta mažais kiiekiais pradėta eksploatuoti nuo 1858. Tuo metu gautas žibalas daugiausia buvo taikomas apšvietimui. Pritaikius mechaniškus grąžtus naftos eksploatacija žymiai padidėjo, ypač atsiradus vidaus degimo varikliams. Neapdirbta nafta transportuojama vamzdžiais ir tanklaiviais į naftos apdirbimo įmones. Kartais tokios įmonės įrengiamos visai netoli naftos la

aukų.

Nėra abejojimo, kad nafta yra susidariusi iš organinės kilmės medžiagų: mažų gyvių bei augalų likučių. Amžių būvyje jų likučiai rinkosi beorėje aplinkoje ir palyginti žemose temperatūrose (apie 60-800C) ir aneorobinių bakterijų įtakoje skaidėsi : baltyminės ir cukrinės medžiagos suskilo, o riebalinės, dažniausiai rūgščių pavidalu išsilaikė. Manoma, kad iš šių riebalinių medžiagų amžių būvyje susidarė šiandien randama nafta. Jauniausia nafta turi apie 10 milijonų metų. Veikiamos aplinkos mineralinių katalizatorių (rūgščių savybių molio) įtakoje, palyginti, žemose temperatūrose (60-800C) riebalinės medžiagos keitėsi į lakesnius junginius-angliavandenilius. Šią teritoriją taip pat patvirtina ir faktas, kad nafta, randama aplinkoje, kuri nebuvo palanki mineralinių katalizatorių veikimui, pvz. Kvarco smėlio sluoksniuose, yra mažai pakitusi ir joje randama gana daug riebalinių rūgščių, turinčių net dvigubų jungčių.

Naftos pagrindą, chemiškai, sudaro angliavandeniliai, pastarieji gali siiekti net iki 98%. Naftoje randami angliavandeniliai būna arba sotūs dažniausiai linijinės formos grandinės vadinami parafinais, arba žiedinės formos: cikliniai parafinai – naftenai ir aromatiniai junginiai. Olefinų naftoje randama labai maži kiekiai. Iš cikloparafinų daugiausia paplitę cikloheksanas ir ciklopenanas, mažiau cikloheptanas. Aromatiniai angliavandeniliai, pvz. Benzeno, ksilenų, naftoje randami mažais kiekiais. Didesni kiekiai pasitaiko tetrahidro naftaleno ir jo homologų. Be angliavandenilių, naftoje randama ir deguonies turinčių junginių, ypač nafteninių rūgščių. Tai ciklopentano kiltiniai, susidaro oksiduojant ciklopentano homologus. Šios rūgštys naftos produktuose nepageidaujamos ir yr
ra išvalomos plaunant naftos produktus šarmais.

Sieros junginių naftoje būna nedaug (nuo 0,01 iki 0,1%). Šie junginiai (merkaptanai, tiofenai ir pan.) Suteikia naftai nemalonų kvapą, o naftos dirbiniuose sukelia metalų koroziją, užtat stengiamasi iš naftos juos pašalinti. Azotinių junginių naftoje sutinkama nedaug (nuo 0,008 iki 0,1%). Vyrauja chinolinas ir jo kiltiniai. Jų kiekis svyruoja nuo 1,5 iki 40%. Be to, naftoje pasitaiko metalų organinių junginių, arba emulsijos (ištirpusių druskų vandenyje) arba naftenatų (vanadžio, nikelio, geležies ir pan.) pavidalais.

Paprastai nafta turi mažą procentą lakių medžiagų (benzino). Benziną pradėjo gaminti iš sunkesnių naftos produktų skaldymo būdu (aukštose temperatūrose 400-5000C), naudojant katalizatorius arba be jų. Pastaruoju laiku benzinas gaminamas ir polimerizuojant labai lakius skaldymo produktus (dujinius). Gauti produktai hidrogenuojami. Tokiu būdu benzino produkcijos kiekis pakilo iki 30-40% visos gaunamos neapdirbtos naftos. Skaldymo būdu gautas benzinas yra kiek geresnės kokybės, ypač dėl savo aukšto oktano skaičiaus. Benzinui, kaip ir kitiems naftos produktams yra išdirbti standartai, kuriems šie produktai turi atitikti, pvz. Distiliacijos kreivė, klampumas įvairiose temperatūrose, kaloringumas, rūgštingumas ir pan. Pagal lakumą nafta skirstoma į benzino frakciją, nuo 50 iki 150-1600C, žibalo-nuo 150 iki 3200C, dyzelinių alyvų-nuo 260 iki 4000C.

Tepamosios alyvos distiliuodamos sumažinus slėgimą ir valomos chemikalais. Iš parafininės naftos distiliacijos likučio išskyrus tepamąsias alyvas, gaunamas vazelinas, kurio didžioji dalis sunaudojama vaistų pramonėje, ir

r parafinas, kuris skiriamas žvakių bei degtukų gamyboms. Atskyrus šiuos produktus, pats distiliacijos likutis suvartojamas šildymui kokso gamybai. Be šių produktų, šiandien iš naftos bei jos perdirbimo produktų gaminama gana daug chemikalų, plastinių medžiagų ir pan. Naftos reikšmė tautų ūkiui yra labai didelė, nes šiluminė ir iš dalies elektros energija, transportas priklauso nuo naftos produktų pagamintų kiekių.

Nafta Lietuvoje

Lietuvoje nafta yra viena iš pagrindinių importuojamo kuro rūšių. Pastaraisiais metais nedidelę kuro balanso dalį ėmė sudaryti mūsų šalyje eksploatuojama nafta. Iki 1995 m. Lietuvoje aptikta 19 naftos telkinių, tarp jų 15 kambre, 3 silūre ir 1 ordovike.

1997 m. metinė naftos gavyba Lietuvoje siekė 212,4 tūkst. t. Tačiau tikimasi, kad, pradėjus eksploatuoti naujai surastus naftos telkinius sausumoje, o ypač Baltijos jūros Lietuvos akvatorijoje, iki 2015 metų vietinė naftos gavyba galėtų pakeisti apie 20 – 25 % importuojamos naftos.

Naftos paieškos Lietuvos teritorijoje pradėtos 1958 metais. 1960 m. ordoviko klintyje surastas Kybartų naftos telkinys. 1966 m. Plungės plote ir Gargždų zonoje aptikta nafta kambro smiltainiuose. Nuo 1975 m. prasidėjo naftos paieškos silūro rifogeninėse uolienose. Nuo paieškų pradžios iki 1994 m. buvo išgręžta 220 paieškinių bei 160 struktūrinių gręžinių. Daugiau kaip 50 % gręžinių buvo išgręžta vakarinėje teritorijos dalyje – būtent Gargždų pakilumų zonoje ( apie 60 gręžinių ) ir vakarinėje Telšių volo dalyje. Rytinė sineklizės dalis, kur yra paplitę silūro rifogeniniai dariniai, gali būti vertinama tik kaip perspektyvus regionas.

Seisminis žv

valgymas Lietuvoje pradėtas 1952 metais. Per visą naftos paieškos darbų Lietuvoje laikotarpį atlikta apie 22 000 km seismožvalgybinių profilių, iš kurių apie 13 000 km – atspindinčių bangų metodu ( ABM ), apie 9000 km – bendro giluminio taško metodu ( BGTM ).

Lietuvos teritorijos seisminis ištirtumas yra labai netolygus ir svyruoja nuo 0,1 iki 4,0 km/km2 , vidutiniškai siekia apie 0,7 km/km2. 1988 m. duomenimis, šalies teritorijos ištirtumas naftos paieškiniu ir žvalgybiniu gręžimu sudaro vidutiniškai 12,5 m/km2, Gargždų zonoje – iki 130,9 m/km2, struktūriniu gręžimu – apie 6,0 m/km2. Mažiausiai ištirta yra rytinė naftai perspektyvi teritorijos dalis, sudaranti apie 1 m/km2. Nuo 1952 iki 1988 metų gręžimui buvo paruoštos 56 struktūros. Per šį laikotarpį išgręžtos 48 struktūros, tačiau tik 21 iš jų buvo realiai aptikta. Tik 15 iš jų buvo naftingos.

1975 – 1985 m. jūroje buvo rasti 8 naftos ir dujų telkiniai, iš kurių 3 yra Lietuvos ir Rusijos šelfe, tarp jų ir D-6 – Kravcovskoje, turintis 8,2 mln. t išgaunamų išteklių. Lietuvos šelfe, netoli Klaipėdos, išgręžtas vienas gręžinys struktūroje D-5, kuriuo surasta naftos apraiška. Lietuvos akvatorijos seisminis ištirtumas sudaro 0,8 – 1,0 km/km2 ( tinklas 2×3 km ir daugiau ) – apie 70 % ploto. Detalesni tyrimai – 2 ir daugiau km/km2 atlikti šešiuose plotuose. Lietuvos Baltijos jūros sektoriuje seisminiais metodais nustatyta 80 perspektyvių struktūrų, iš jų 5 struktūros didesnio kaip 20 km2 ir 26 struktūros didesnio kaip 5 km2 ploto.

Pagal gręžimo Baltijos jūroje rezultatus Lenkijos, Rusijos, Lietuvos ir Latvijos akvatorijose vidutiniškai surasta 220 – 250 t/m naftos. Šis rodiklis siekia naftos paieškos darbų Kaspijos jūroje rezultatus.

Kartu su gręžimo ir seisminių darbų pradžia Lietuvoje buvo pradėti ir nuolat intensyviai vykdomi moksliniai tyrimai. Daugelis kompleksinių tyrimo metodų buvo taikoma tektoninės sineklizės evoliucijos, naftingų storymių litologijos ir stratigrafijos paleontologinei analizei.

Naftos produktai

Dabartiniu metu iš naftos, chemiškai ją perdirbant, gaunama šimtai pavadinimų gaminių, pradedant skystu kuru, cheminiu pluoštu, plastmasėmis, baigiant sprogstamomis medžiagomis ir vaistais.

Nafta, pagal savo chemišką sudėtį skirstoma į parafininę, nafteninę, nafteninę-aromatinę, asfaltinę ir asfaltinę-aromatinę. Atsižvelgiant į naftos sudėtį vykdomas ir tolesnis jos apdibimas. Apdirbant naftą gaunama gana daug prekyboje sutinkamų naftos produktų: benzino ( lengvo, vadinamo petroleteriu, motorinio ir sunkaus ), žibalo, dizelinės ( dujinės ) alyvos, tepamųjų alyvų, vazelino, parafino, parafininės alyvos, asfalto, kokso, suodžių ir pn. Parafininės kilmės nafta, frakcinuota distiliacija, skirstoma į lakiąsias medžiagas ( iki 300 – 3500C ), o likutis, jeigu neskiriamas aukštų temperatūrų skaldymui ( krekingui ), perdirbamas į mineralinius tepalus, vazeliną ir parafiną. Asfaltinės kilmės naftos distiliacijos likutis duoda asfaltą.

Benzinas. Ekonominiu požiūriu reikšmingiausios yra naftos frakcijos, verdančios 30 – 200 0C temperatūroje. Neigiama benzino savybė yra detonavimas, kai be reikalo iššvaistoma energija, t. y. įvyksta labai staigus sprogimas, kurį sukelia mechaninis spaudimas. Bandant šito išvengti, į benziną pridedama antidetonatorių, dažniausiai tetraetilšvino. Oktaninis skaičius yra benzino atsparumo detonacijai rodiklis, susijęs su laisvai pasirinkta skale bandomojo variklio galiai matuoti. n – heptanui priskirta reikšmė yra 0; 2,2,4-trimetilpentanui – 100. Siekiant daugiau pagaminti benzino, negu rafinuojant naftą, taikomi įvairūs procesai, pvz., krekingas. Tai aukštos virimo temperatūros frakcijų terminis ir katalizinis skaidymas. Šio proceso metu susidaro mažesnės molekulės, nuo kurių priklauso produkcijos padidėjimas bei kokybės pagerėjimas. Izomerizacijos metu tiesios grandinės molekulė paverčiama šakotinės grandinės molekule ( pvz., n – heptano izomerizavimas į 2,2-dimetilpentaną ). Polimerizavimas yra mažesnių, labai lakių, angliavandenilių molekulių sujungimas į didesnes molekules. Alkilinimas yra nesočiųjų angliavandenilių molekulių reakcija, susidarant sočioms molekulėms. Reakcijos metu susidarę angliavandeniliai labai išsišakoję, o jų oktaninis skaičius apytiksliai lygus 100.

Naftos paplitimas

1995 m. pasaulyje buvo 10 – 12 naftos baseinų, kurių išžvalgytos atsargos viršijo milijardus tonų. Nepatvirtintais duomenimis, Kinijos Sunliao baseino išžvalgytos atsargos irgi didesnės negu 1 mlrd. t.

Didžiausio pasaulyje Persijos įlankos baseino (PIB) išžvalgytos atsargos viršija 90 mlrd. t. ir sudaro 66 proc. pasaulio atsargų. Net devyniolikos PIB telkinių išžvalgytos atsargos didesnės negu 1 mlrd. t. Dviem didžiausiems šio baseino telkiniams – Gavarui (Ghawar) ir Burganui – tenka 14 proc. pasaulio išžvalgytos naftos atsargų.

Didžiausias Venesueloje pagal išžvalgytas naftos atsargas yra Marakaibo (Maracaibe) baseinas. Tačiau Orinoko (Orinoco) baseine glūdi tiesiog sunkiai įsivaizduojami naftos klodai. Manoma, kad įtikėtinos sunkiosios, arba klampiosios, naftos atsargos čia siekia nuo 150 iki 450 mlrd. t., t. y. gerokai daugiau negu visos pasaulio išžvalgytos atsargos. Tačiau šiuolaikiniai technologiniai įrenginiai nepajegia šios naftos išsiurbti arba gavyba atsieitų pernelyg brangiai.

Fiziniai naftos perdirbimo budai

Naftai perdirbti yra fiziniai ir cheminiai būdai. Fiziniais būdais vadinami tokie būdai, kai, perdirbant naftą, pasikeičia joje esančių angliavandenilių struktūra . Pavyzdžiui jai naftoje yra daugiausia alkanų, tai ir jos produktuose jų liks daugiausia. Cheminiai perdirbimo būdai pakeičia angliavandenilių struktūrą, todėl žaliavos iš gautų produktų savybes skiriasi. Pavyzdžiui, benzine labiau pageidaujami arenai, bet naftoje daugiau yra alkanų. Perdirbant nafta cheminiu būdu , alkanai yra paverčiami arenais.

Išsiurbta iš žemes gelmių nafta yra surenkama specialiuose rezervuaruose. Dar verslovėse atskiriamos dujos, vanduo, druskos ir mechanines priemaišos. Po to atliekamas pirminis jos perdirbimas – distiliavimas, t. y. naftos sudėtyje esančiu angliavandenilių atskyrimas vienu nuo kitų pagal virsmo temperatūras į frakcijas. Distiliavimas vyksta esant atmosferos slėgiui. Nafta I siurbiama 1 ( 1 pav. ) per šildytuvą 2 ir valytuvus 3 tiekiama į kaitinimo krosnį 4. Krosnyje ji įkaitinama iki 350 – 380 0C , ir visi angliavandenilai, kurių , kuriu virsmo temperatūra yra žemesne negu 380 0C, išgaruoja. Naftos garai ir likęs kondensatas patenka į atmosferinę ratifikavimo koloną 5 , kurioje temperatūra, kylant į viršų, palengva mažėja nuo 380 0C (apačioje) iki 30 0C (viršuje). Įvairiuose kolonos aukščiuose padarytos specialios pertvaros kondensatui surinkti. Garai, kildami į viršų, palengva atvesta ir ant atitinkamų pertvarų kondensuojasi. Taip naftoje esantys angliavandeniliai pagal virimo temperatūras išsisklaido į dujų II (< 30 0C ), bendzino III (30 – 200 0C), žibalo IV (120 – 320 0C ) ir gazolino V (160 – 380 0C0 frakcijas, kurių tankis (20 0C temperatūroje) toks: bendzino – 710 – 740 kg/m3, žibalo – 790 – 830, gazolino – 800 – 860, alyvų – 870 – 940 kgm3 . Liekana VI vadinama mazutu (>380 0C). Dujų (C1 – 4 ) gaunama 1 – 1,1%, bendzino (C6 – 11 ) – 12 – 15 , žibalo (C9 – 15 ) – 16 – 17, gazolino ( C12 – 17) – 17 – 20, mazuto (C18 – 50) – 45 – 50%. Bendzino, žibalo gazolino frakcijos, kurių virimo temperatūra yra iki 350 0C, vadinamos šviesiaisiais naftos produktais. Gauti distiliatai dar netinkami naudoti ir tėra tik žaliava tolimesniam perdirbimui: kai kurie iš jų gali būti dar kartą distiliuodami ir skirstomi į smulkesnes frakcijas, perdirbami chemiškai, valomi.Bendzinas , pavyzdžiui yra skaidomas į tokias frakcijas: virimo temperatūra iki 62 0C, 62 – 85, 85 – 105, 105 – 140, 140 – 180 0C. Gamint prekinius produktus, išvalyti distiliatai dozuojami pagal tam tikrą frakcinę sudėtį ir į juos įmaišoma specialiu priedų eksploatacinėms savybėms pagerinti. Iš bendzino frakcijų gaminamas automobilinis ir aviacinis bendzinas, iš žibalo – reaktyvinei degalai, techninis ir apšvietimo, iš gazolino – dyzeliniai degalai. Mazutas naudojamas tepalams ir krosniniam kurui gaminti, taip pat kaip žaliava kremingo procesams.

Mazutas į tepalus perdirbamas distiliavimu vakuume. Vakuumo reikia angliavandenilio temperatūrai pažeminti, kad būtu išvengta jų skaidymosi. Mazute esančių angliavandenilių virimo temperatūra yra aukštesne už jų skaidymosi temperatūrą. Mazutas VI iš rektifikavimo kolonos 5 siurbliu 6 per kaitinimo krosnį 7 tiekiamas į rektifikavimo kolona 8. Krosnyje 7 ir kolonoje 8 yra vakuumas (8 – 11 kPa ), todėl angliavandeniliai, kuriu virimo temperatūra yra iki 500 0C, išsidistiliuota 410 – 420 0C temperatūroje. Mazuto distiliuotas skaidomas į tris frakcijas: skystieji angliavandeniliai VIII (300 – 400 0C) – 7 – 8%, vidutiniai IX (350 – 420 0C ) – 7 – 8 % ir tirštieji X (420 – 490 0C) – 6 – 7 % naftos mase . Liekana XI, gauta atskyrus distiliuotus vadinama gudronu (> 500 0C) – 20 – 30%. Distiliuojan šiek tiek susidaro ir vakuuminių dujų – gazolino VII (<300 0C ). Kartais distiliuodama tik iki tol, kol iš mazuto išskiriama skystoji ir vidutine frakcijos, o tirštieji tepalai gaminami iš gudrono. Tokie tepalai vadinami atlieku tepalais. Distiliuojant mazutą, tepalų išeiga būna iki 50% nuo sunaudoto mazuto. Iš viso tepalų gamybai sunaudojama tik 2 – 2,5% perdirbamos naftos.

Gauti distiliatai dar netinka vartoti. Po to jie dar valomi ir maišomi vieni su kitais, kad būtu tinkamos klampos. Taip paruošti tepalai vadinami baziniais. Į juos įmaišant specialių priedų, gaunami norimu eksploatacinių savybių prekinei tepalai. Priklausomai nuo panaudotų distiliuotų, tepalai skirstomi į distilatų, mišių ir atliekų tepalus. Distiliuotų tepalai gaminami iš atskirų arba sumaišytų distiliatų. Atliekų tepalai kaip jau buvo minėta, gaminami iš gudrono. Sumaišant atlieku tepalus su distiliuotais, yra gaunami mišinių tepalai. Atliekų tepalai pasižymi geromis eksploatacinėmis savybėmis. Jų lipumas, antioksidacinės bei kitos savybės esti geresnes negu dstiliuotų tepalų. Iš skystųjų distiliuotų gaminamos lengvosios industrines ir transformatorines alyvos, iš vidutinių ir sunkiųjų – industrinė ir variklių, iš mišinių ir a

. . .

Vaidas Banys

Klausimai:

1. Kas yra nafta?

2. Kokie prietaisai naudojami naftos laukams nustatyti?

3. Nuo kurių metų naftą pradėta eksploatuoti?

4. Kokios medžiagos sudaro naftos pagrindą?

5. Kuriais metais Lietuvoje surstas pirmasis naftos telkinys?

6. Kam naudojamas naftos produktas mazutas?

7. Kokiais būdais perdirbama nafta?

8. Kur yra didžiausi pasaulyje naftos baseinai?

9. Kiek procentų viso pasaulio naftos atsargų sudaro Persijos įlankos išžvalgytos naftos atsargos?

10. Kur tu ir tavo tėvulis naudoja naftos produktus?

Naudota literatūra:

Ų http://www.rtn.lt/mi/0310/nafta.html

Ų http://mokslo.centras.lt

Ų ,,Organinė Chemija” 11 klasei; Lawrie Rayan; Vilnius 2002

Join the Conversation

×
×