Nafta

Nafta

Nafta (Gr. naphta „Degamasis skystis“) natūralus aliejingas skystis, susidarantis žemės sluoksniuose (daugiausia 1,5 – 3 km gylyje), kuris retkarčiais išsisunkia iš žemės į paviršių ir sudaro naftos ežerėlius. Dažniausiai nafta gaunama iš gilesnių žemės sluoksnių, gręžiant šulinius. Lietuvoje pirmoji gamykla – Mažeikių naftos perdirbimo įmonė. Nuo 1980 m. ji pradėjo gaminti benziną, mazutą ir dizelinius degalus, 1981 m. sierą, o 1983 m. naftos bitumą. Žaliavinė nafta Mažeikių gamyklai tiekiama Novopolocko – Mažeikių naftotiekiu. Naftos perdirbimo gaminiai daugiausiai vartojami kurui. Ne kuro reikalams skirti – tepalai, bitumai, chemijos pramonės gaminiai. Kurui vaartojami produktai skirstomi į šviesiuosius (dizeliniai degalai, benzinas,
krosnių kuras) ir tamsiuosius (pakurų ir laivų mazutas). Naftingus plotus sudaro kelių, kartais keliasdešimt km2 išgaubti sluoksniai – gaudyklės, susikaupusi jų viršutinėse dalyse. Didžiausia naftos dalis suvartojama pramonėje, mažiau – transporte, žemės ūkyje, statyboje.
Naftos susidarymas siejamas su siluro geologiniu periodu. Kiek mažiau naftos susidarė devono ir karbono perioduose, o tretiniame periode susidarė vėl gana žymūs naftos kiekiai. Nafta kartais randama ten, kur susidarė (pirmapradžiuose sluoksniuose), tačiau dažniausiai ji, būdama skysta, keitė savo požeminę vietovę, kol paakliuvo tarp vandens ir naftos nepraleidžiančių sluoksnių. Nustatyta, kad nafta rinkosi iškilesnėse slenkančio smėlio sluoksnių dalyse, vadinamuose „balnuose“ (antiklinalėse), o vanduo bei jo prisotintas tirpalas mineralinėmis druskomis – to paties sluoksnio įdubimuose (sinklinalėse). Iš aplinkos geologinių sluoksnių formacijos dažnai pavyksta atspėti ir

r naftos laukų buvimą požemyje. Kartais nafta susigeria į palyginti minkštą kalkakmenį su trupučiu smėlio ir molio ir sudaro kukerzitą.
Naftos kilmė nėra galutinai išaiškinta, nes joje nėra likę jokių kilmės pėdsakų.Yra dvi naftos kilmės teorijos: neorganinė ir organinė. Pagal Mendelejevą, Muasaną ir kitus, angliavandeniliai galejo atsirasti, veikiant vandeniui ir rūgštims anglingus metalus. Antai, Mendelejevas parodė, kad, veikiant anglingus geležies junginius rūgštimis, gaunami skysti angliavandeniliai, kurie turi tokią pat sudėtį, kaip naftos angliavandeniliai. Pagal organinę teorija, nafta galėjo atsirasti iš augalų ir gyvulių liekanų, veikiamų temperatūros ir slėgimo. Laboratorijoje tikrai galima gauti iš augalų ir gyvulių kūnų naftą sauso destiliavimo būdu. Žemės gelmėse, veikiant aukštai temperatūrai ir dideliam slėgimui, nafta susidarė iš augalų ir gyvunų liekanų. Pradžioje galėjo susidaryti degamieji skalūnai, o išš jų vėliau nafta.

Naftos gavimas

Nafta yra žemės gelmių produktas. Naftos laukams nustatyti naudojami įvairūs prietaisai, kaip seismografiniai įrengimai, Eotvos sukamosios svarstyklės, gravimetrai. Naftos išėmimas iš šulinių priklauso nuo aplinkybių. Jeigu pataikoma pragręžti į naftos sluoksnį, kuris būna po natūralinių dujų slėgimu, nafta trykšta su didele jėga, fontano pavidalu, o kartais su vandeniu bei mineralinėmis druskomis. Kad geriau naftą išgauti iš požeminių šulinių į juos pompuojamas vanduo, dujos ar oras. Tuo būdu pavyksta žymiai pakelti naftos šulinių našumą. Geologui tenka nemaža atsakomybė gręžiant na

aujus naftos šulinius, nes pragręžus į natūralinių dujų sluoksnį, gretimų šulinių gamyba gali sutrikti dėl sumažėjusio slėgimo. Nafta mažais kiekiais pradėta eksploatuoti nuo 1858 m. 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 laukų.

Naftos gręžinių statybiniai įrengimai. Pagrindinis pastatas naftai gauti yra bokštas grąžtui palaikyti, sudurti ar iškelti.Konstrukcijos požiūriu tokie pastatai yra panašūs į geodezinės trianguliacijos bokštus ar aukštos įtampos elektros laidų bokštus. Naftos gręžinio bokšto vidutinis aukštis yra apie 40 m., ir dažnai siekia 65 m. ir daugiau. Bokšto aukštį nustato vienos grąžto dalies ilgis, paprastai apie 30 m. Gręžinio bokšto tvirtumą sąlygoja grąžto svoris (200 tonų ar daugiau). Naftos bokštai būna pastovūs arba kilnojami (sekliems gręžiniams). Pastaruosius tektu vadinti kranais. Nors daugumas
naftos gręžinių gręžiama sausumoje, paskutiniu laiku vis didesnis jų skaičius vykdomas jūros pakrančių ir jūros dugno naftos rezervų eksploatacijai. Reikalingi statybiniai įrengimai darosi sudėtingesni: jūros gręžinių bokštams reikia aikštelių, plukdomų priemonių, pamatų jūros dugne ir kitų specialių įrenginių. Jūrines aikšteles galima suskirstyti į dvi grupes: pastoviai atremiamas į dugną, sukalant kalstus ir kilnojamąsias. Pastovios aikštelės naudojamos sekliose pakrantėse, o kilonojamosios – tiek pakrantėse, tiek ir gyliame vandenyje. Vienos jų yr
ra iš esmės baržos, prirakinamos prie dugno inkarais, kitos – plaustai nuleidžiamomis kojomis. Mechaninių įrengimų pagalba ir pats plaustas pakeliamas kojomis viršum vandens paviršiaus, kur jis nebepasiekiamas jūros bangų veikimo.

Naftos distiliavimas. Nafta kurui nenaudojama. Į vertingus produktus ji išskaidoma distiliuojant. Kadangi nafta sudaryta iš daugelio junginių, turinčių skirtingas fizikines savybes, tai distiliacija vyksta, esant plačiam virimo temperatūrų intervalui. Distiliuojant gaunama keletas frakcijų, kurių virimo temperatūrų intervalai siauresni.

Pirmiausia nafta paruošiama pašalinant iš jos lengvai garuojančius (naftos dujų) komponentus ir vandenį. Tada ji perduodama vamzdynais į nusistovėjomo rezervuarus, kur vanduo būdamas didesnio tankio už nafta nusėda ant dugno. Naftos distiliavimo įrenginyje ji skaidoma į komponentus. Pirmiausia 150 – 180 0C temperatūros ir 10 – 12 atmosferų slėgio distiliavimo produktais pašildyta nafta patenka į vamzdinę krosnį. Krosnyje deginant skystajį arba dujinį kurą, gyvatuke cirkuliuojanti nafta įkaista iki 320 0C temperatūros, kuriai esant angliavandeniliai dar nesuyra. Iš krosnies nafta patenka į retifikavimo kolonos apačią. Tai 25 – 40 metrų aukščio ir 3 – 4 metrų skersmens plieninis cilindras, skirtas nevienidą virimo temperatūra turinčių skysčių mišiniui išskirstyti. Jos viduje yra 30 – 40 plieninių arba ketinių horizontalių pertvarų, vadinamų lėkštėmis. Naftos garai per atvamzdžius ir gaubtuvėlius kyla į kolonos viršų. Be to lėkštėse yra sumontuoti skysčio nutekėjimo iš aukštesnės lėkštės į žemesnę. Neišgaravusi arba susikondensavusi naftos dalis, vadinama flegma, teka žemyn iš vienos lėkštės į kitą. Į apatinę lėkštę iš krosnies pa
atenka perkaitinti 150 – 180 0C vandens garai. Jie skatina geresnį lakiųjų medžiagų išsiskyrimą iš mazuto, sumažina jų virimo temperatūra., o garų burbuliukai maišo skystį, didina garavimo paviršių. Tokiu būdu kylantys iš kolonos apačios naftos ir vandens garai bei besileidžiantis skystis ant lėkščių tarpusavyje sąveikauja daug kartų.

Rektifikacija. Rektifikacija vyksta garų burbuliukams praeinant tarp gaubtuvėlio dantų per flegmos, susikaupusios ant lėkštės, sluoksnį. Garai įkaitina flegma, ir lakiausi angliavandeniliai išgaruoja. Mažiau lakūs komponentai susikondensuoja ir kartu su flegma teka ant žemiau esančių lėkščių. Apatinėse lėkštėse iš kylančių garų susikondensuoja aukščiausią virimo temperatūrą turintys angliavandeniliai, sudarantys dyzelinio kuro, arba gazolio, frakcija. Aukštesnėse lėkštėse susirenka žibalo distiliatas, ligroinas, o kolonos viršutinėje dalyje – benzino ir vandens garai, susikondensuojantys šilumokaityje. Benzino kondensatas ataušinamas šaldytuve. Atskirtuve iš jo pašalinamas vanduo. Benzinas surenkamas induose, bet jo dalis siurbliu vėl grąžinama į rektifikavimo koloną jai lastyti. Rektifikacijos kolonos apačioje besikaupiąs mazutas kitoje vamzdinėje krosnyje pakaitinamas iki 400 – 420 0C ir rektifikuojamas antroje kolonoje, kur išskiriamos cilindrinė, mašininė, šeivinė ir soliarinė alyvos. Pasilieka gudronas, iš kurio gaminamas asfaltas. Pirmine rektifikacija gaunami šie plačiai naudojami produktai: benzinas, ligroinas, žibalas,gazolis ir mazutas.

Antriniu naftos ir jos produktų perdirbimu gaunami nesotieji ir aromatiniai angliavandeniliai.

Pagrindinės savybės

Žemės gelmių produktas – nafta yra aliejingas, nuo gesvos iki tamsiai rudos spalvos, lengvesnis už vandenį skystis. Jis sudarytas iš anglies (80 – 85%), vandenilio (10 – 14%), nedidelių sieros kiekių, degonies, azoto ir kitų medžiagų (apie 1%). Anglis ir vandenilis sudaro sudėtingą angliavandenilių mišinį, susidedantį iš alkanų, naftenų ir aromatinių angliavandenilių. Naftoje nėra nesočiųjų angliavandenilių, tačiau jų atsiranda naftos produktuose.
Dujiniai sotieji angliavandeniliai (nuo CH4 iki C4H10) būna ištirpę naftoje, bet, ją siurbiant iš žemės gelmių ir naftos slėgiui krintant, jie iš naftos desorbuojasi. Skystieji alkanai (nuo C5H12 iki C15H32) sudaro skystosios naftos dalies pagrindą. Kietieji alkanai (C16H34 ir aukštesni) ištirpę naftoje ir gali būti nuo jos atskirti. Naftenus sudaro įvairūs ciklopentano ir cikloheksano dariniai. Aromatinių angliavandenilių naftoje nedaug. Juos sudaro benzenas ir jo homologai – toluenas ir ksilenas. Naftoje yra nedideli kiekiai mineralinių priemaišų: mineralinių druskų, mechaninių priemaišų, vandens. Mineralinės druskos būna ištirpusios naftoje esančiame vandenyje. Vanduo gali būti dviejų pavidalų: atskiriamas nuo naftos nusistovint ir ir stabili, sunkiai išardoma emulsija. Mechaninės priemaišos – tai smėlis, molis, patenkantys į naftąją išgaunant, ir natrio, kalcio, magnio, geležies junginiai, sudarantys pelenus.

Visi naftos produktai yra bent šiek tiek nuodingi.Pavojingiausia
apsinuodyti benzinu, ypač etiliuotu, kuriame gali būti organinio švino junginio – švino tetraetilo Pb (C2H5)4, dedamo į benziną jo oktaniniam skaičiui padidinti. Etiliuotam benzinui degant, švino tetraetilas suskyla, ir variklio išmetamose dujose atsiranda švino mechaninių junginių, kurie yra labai nuodingi ir galima apsinuodijus mirti.

Panaudojimas ir reikšmė

Naftos produktų pasaulinė metinė produkcija nuo 128 mil. t (1927) pakilo iki 1600 mil. t (1957). Procentais Š. Amerika (Jav, Kanada ir Meksika) pagamina apie 55,8%, P. Amerika 17,1% (iš jų Venesuela 14,6%), Europa 8,1% (iš jų Rusija 6,8%), Artimieji Rytai 16,5% ir Tolymieji Rytai 2,5%. Naftos ištekliai dideli ir, pritaikius modernios technologijos ieškojimo būdus, jos vis daugiau surandama.

Naftos produktų panaudojimas yra labai įvairus. Tai apsprendžia didelę naftos vertę ir reikšmę žmogui bei jo aplinkai. Rusijoje šviesiųjų naftos produktų 2/3 suvartojama transporte, žemės ūkyje ir statyboje. Mažo klampumo dyzeliniai degalai vartojami motorvežiams, laivams, automobiliams, traktoriams, didelio klampumo – (vad. motoriniai degalai) stacionariniams (ne transporto) varikliams, daugiausia statyboje. Benzinas vartojamas automobiliams ir lėktuvams (kaip tirpiklis šiek tiek vartojamas ir pramonėje), ligroinas vartojamas kaip traktorių vidaus degimo variklių kuras ir hidraulinių pavarų darbinis skystis, žibalas – kaip traktorių kuras, tinka remontuojant įvairius mechanizmus detalėms plauti, anksčiau vartojo patalpoms apšviesti, gazolis vartojamas kaip dizeliniai degalai, be to jis gali būti kaip katalizinio krekingo žaliava, mazutas – šiluminių elektrinių kuras, tepalų ir bitumų žaliava, galima krekingo technologija pagaminti daug dujinių ir skystųjų angliavandenių. Aviacijoje žibalo suvartojama vis daugiau, žemės ūkyje ir pramonėje – mažiau. Elektroenergetikoje per metus suvartojama apie 800 t transformatorinės alyvos. 2,5% visų suvartojamų yra bitumai. Jie vartojami ruloninėms stogų dangoms, hidroizoliacinėms medžiagoms, klijavimo mastikoms, asfaltbetoniui gaminti. Didžiausia jo dalis suvartojama pramonėje, mažiau – transporte, žemės ūkyje. Elektrinėse, pramonės įmonėse vartojami dyzeliniai degalai, mazutas, neapdirbta nafta.

Šaltiniai:

1. Bronislovas Šalkus „Cheminė technologija“ („Šviesa”).
2. A. Puodžiukynas „Energijos šaltiniai“.
3. J. Puzinas „Lietuvių enciklopedija“ („Mintis“).
4. J.Zinkus „Tarybų Lietuvos enciklopedija“.
5. Piero Baglioni, Maria Angel, Febrer Canals „Iliustruotas žinynas chemija“ („Šviesa“).

Leave a Comment