История использования нефти и газа.

Установлено, что впервые нефть была использована 6000-4000 лет до н.э. Природные битумы использовались в качестве вяжущего материала в строительстве. Битум применялся при строительстве стен Иерихона и Вавилона. Так же нефть использовали, как топливо в печах, как бальзамирование умерших и т.д. Источниками исторических данных являются археологические раскопки и свидетельства из Библии. Нефть использовали, как один из компонентов греческого огня. Позднее в России (1823 г.), в США (1855 г.) было доказано, что из нефти можно выделить керосин, который использовали, как осветительное масло в лампах.

Позднее нефть и мазут стали употреблять как топливо для паровых котлов (пароходных и паровозных), а также для получения смазочных материалов. С появлением двигателей внутреннего сгорания, в том числе дизелей, продукты переработки нефти — керосин, соляровое масло и более тяжелые масла стали широко применять как топливо. Именно это вызвало быстрое развитие добычи и переработки нефти. Наиболее простой метод переработки нефти — прямая гонка. Этот метод заключается в перегонке нефти при нагревании в закрытых котлах или трубчатых печах. Сначала отгоняются наиболее легкокипящие погоны (бензин, лигроин), потом более тяжелый — керосин. Бензины состоят из углеводородов с 5—10 атомами углерода в молекуле, а керосиновые погоны—из углеводородов с 10—15 атомами углерода. После перегонки остается мазут — густая черная жидкость. Он употребляется как топливо или подвергается новой перегонке, чтобы выделить смазочные масла: легкие—соляровые, более тяжелые – веретенные и машинные и, наконец, тяжелые — цилиндровые.

В ХХ века произошли коренные изменения в нефтепереработке. Быстрое распространение карбюраторных бензиновых двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием для автомобилей (а позже в авиации) потребовало очень много бензина. Это привело прежде всего к усовершенствованию нефтедобычи, так как при старом открытом способе много легкокипящих фракций испарялось на воздухе. Этого всё же было недостаточно, так как при прямой гонке получалось небольшое количество бензиновых фракций, они не могли удовлетворить постоянно растущий спрос. Особенно остро нехватка лёгких фракций нефти ощущалась во время первой мировой войны. Первичная перегонка сырой нефти не удовлетворяла настоящие требования промышленности.

Таблица 2. Типичные фракции перегонки нефти.

Фракция	Температура кипения, °С	Число атомов углерода в молекуле	Содержание, масс. %
Газы	<40	1-4	3
Бензин	40-100	4-8	7
Лигроин (нафта)	80-180	5-12	7
Керосин	160-250	10-16	13
Мазут:	-	-	-
Смазочное масло и воск	350-500	20-35	25
Битум	>500	>35	25

Рисунок Н. Схема установки первичной перегонки нефти.

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.

Крекинг – это процесс разложения углеводородов нефти под влиянием высокой температуры. Крекинг позволил увеличить количество лёгкокипящих фракций. Русский химик Зелинский решил усовершенствовать крекинг с помощью введения катализаторов (AlCl3). В настоящее время существует большое количество преобразования и сепарирования нефти. Самыми распространенными являются гидрокрекинг, каталитический крекинг и термический крекинг.

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. Риформинг используется в переработке сырой нефти для превращения низкокачественных бензиновых фракций в высококачественные фракции. Кроме того, он используется с целью получения сырья для нефтехимической промышленности. Процессы риформинга могут быть подразделены на три типа: изомеризация, алкилирование, а также циклизация и ароматизация.

Очистка от серы. Сырая нефть содержит сероводород и другие соединения, содержащие серу. Содержание серы в нефти зависит от месторождения. Нефть, которую получают из континентального шельфа Северного моря, имеет низкое содержание серы. При перегонке сырой нефти органические соединения, содержащие серу, расщепляются, и в результате образуется дополнительное количество сероводорода. Сероводород попадает в нефтезаводской газ или во фракцию сжиженного нефтяного газа. Поскольку сероводород обладает свойствами слабой кислоты, его можно удалить, обрабатывая нефтепродукты каким-либо слабым основанием. Из полученного таким образом сероводорода можно извлекать серу, сжигая сероводород в воздухе и пропуская продукты сгорания над поверхностью катализатора из оксида алюминия при температуре 400°С.

Нефтяные газы широко используются для синтеза этилового спирта, синтетического каучука, полиэтилена и др.

Не так давно на «поле боя» за нефть вышла микробиологическая переработка нефти на белки, позволяющая при помощи особенных бактерий очищать (облагораживать) нефть ,а как побочной продукцией будут кормовые белки.

Природный газ, в основном, состоит из метана CH₄. Он добывается в огромных количествах и используется, как горючее топливо для бытовых и промышленных целей. Стоит заметить, что газ является более экологичным топливом, чем нефть. Вместе с нефтяными газами, сопутствующими нефти, и газам нефтепереработки природный газ является важным источником для синтеза разнообразных органических веществ.

На сей день основным потребителем «чёрного золота» и «голубого топлива» являются промышленность и бытовое обеспечение.