Нефть и газ как источники энергии

Нефть и газ обладают высокой теплотой сгорания и относительно просты в использования с технологической точки зрения.

Так, при полном сгорании 1 кг нефти выделяется 46 МДж тепла, 1 м³ природного газа – 36 МДж, 1 кг антрацита – 34 МДж, 1 кг дров – 10,5 МДж. Аналогичным достоинством обладает и газ.

Нефть и газ транспортируются в основном по нефтепроводам, работающим в любое время года и суток. Чтобы перекачать нефть (газ) и затем подать в топку, достаточно включить насос или компрессор или открыть задвижку, тогда как транспортировка твердого топлива связана с погрузочно-разгрузочными работами, движением поездов или другого транспорта, затратами ручного труда.

Применение газа вместо угля дает большую экономию времени и средств, улучшает санитарное состояние городов, жилых домов и промышленных предприятий. Поэтому проводится большая работа по переводу тепловых станций на газ.

В основе энергетики в ближайшем будущем останется теплоэнергетика на невозобновляемых ресурсах, но структура её изменится. Начнется использование гигантских запасов угля в Кузнецком, Канско-Ачинском, Экибастузском бассейнах. Широко будет применяться природный газ, запасы которого в России намного превосходят запасы в других странах. К сожалению, запасы нефти, газа и угля не бесконечны. Следовательно, необходимо предотвратить хищническое разграбление земных богатств. Ведь лишь при этом условии их хватит на века. Многие нефтедобывающие страны живут сегодняшним днем. Они нещадно расходуют нефтяные запасы.

Использование нефти и газа в качестве источника энергии и топлива необходимо сократить и потому, что они являются ценным сырьём для химического производства. Крылатое выражение Дмитрия Ивановича Менделеева гласит: «Сжигать нефть в топках – это всё равно, что топить печь ассигнациями».

Для выхода из этой ситуации необходимы:

- наращивание разведанных запасов нефти и газа;

- рациональное использование ископаемых;

- разработка новых, безопасных технологий возобновляемых источников энергии, таких как солнечная и термоядерная, искусственное получение водорода и др.

К 1990 г. более 1/3 продукции мировой химической промышленности вырабатывалось из нефтегазового сырья, при этом расход добываемой нефти составлял около 10 %.

В нефтяных природных газах содержится несколько сотен различных углеводородов, а число продуктов их переработки исчисляется тысячами.

Раздел 2. История добычи, переработки и применения нефти и газа

Тема 2. История добычи и применения нефти и газа

По-гречески «нафта» – горная смола, «петролеум» по-латыни означает каменное масло (петрос – камень, олеум – масло), нефть называют также «черное золото» (земляное масло) и др.

На заре цивилизации на первобытного человека сильное впечатление производило пламя, появляющееся из нефтяных источников. Причиной возгорания могли быть удары молний, искры костра. Когда из расщелин поступала непрерывная струя газа, тогда вспыхивал «вечный огонь», вокруг которого воздвигались города и храмы. В военных действиях нефть использовали в качестве сжигающего средства: горящие стрелы, горшки, наполненные нефтью, сбрасывали с городских стен на головы атакующих. В XII–XIII вв. завоевание крупных городов таким образом приводило к многочисленным пожарам.

Как исторический факт известно изобретение «греческого огня». Эта смесь воспламенялась от контакта с воздухом. Залить водой было невозможно: вода лишь усиливала его горение, способствуя растеканию смеси. Когда арабы попытались захватить Константинополь, греки вылили в море огромное количество зажигательной смеси. В результате пожара арабский флот был полностью сожжен. Флот князя Игоря в 941г. был тоже полностью сожжен. Причиной конфликта была такая удаленная провинция, как Тмутараканское княжество, где располагались источники нефти.

В быту люди применяли нефть для освещения жилищ. Тогда как в основном в древних Египте, Риме, Греции светильники заправлялись оливковым маслом, в Прикаспии местные жители применяли нефть.

Использовалась нефть и как лекарственное средство. Во время войны за независимость в 1783г. солдаты революционных войск Б. Линкольна собирали с поверхности ручья в Западной Пенсильвании нефть и прикладывали к суставам, таким образом они снимали ревматическую боль.

В те далекие времена люди пользовались нефтью, выходящей на поверхность Земли из расщелин и трещин. Затем для добычи нефти в местах её неглубокого залегания начали использовать колодезный способ. Для поднятия на поверхность скопившейся в колодцах нефти применяли бадьи или бурдюки, поднимали вручную или конной тягой. Хранили нефть в глиняных сосудах или бурдюках и в них же транспортировали гужевым транспортом. В XVII в. появляются первые хранилища нефти. Нефть хранилась в земляных ямах-амбарах глубиной 4–5 м, устроенных в глинистых грунтах, позднее нефть хранилась в подземных каменных амбарах, зацементированных особым цементом.

История нефтяной промышленности нашей страны тесно связана с Бакинскими месторождениями нефти. В первых столетиях нашей эры бакинская нефть была известна арабам и персам. Бакинская нефть доставлялась даже в Багдад.

В 1723 г. в Москве по приказу Петра I Бакинская нефть в Главной Московской аптеке была подвергнута перегонке для изготовления лекарственных бальзамов. В 1745 г. купец Фёдор Прядунов из Архангельска построил первый в мире нефтеперегонный завод на реке Ухте, на котором получали осветительную жидкость (керосин). Завод проработал до 1782 г., перерабатывая ежегодно 2000 пудов нефти. До 1000 пудов керосина в год отправляли в Москву. В 1823 г. на Кавказе вблизи крепости Моздок крепостные крестьяне братья Дубинины соорудили завод по перегонке нефти, просуществовавший 25 лет. На этом перегонном заводе получили светлую прозрачную осветительную жидкость – фотоген (от греческого «фотос» – свет, «гениао» – произвожу), а в остатке получили грязно-черную жидкость. За остатком закрепилось арабское слово «макзулат» – отброс, которое со временем преобразовалось в «мазут».

Изобретение Игнатием Лукасевичем керосиновой лампы и её широкое распространение по всему миру резко увеличило спрос на керосин (от английского «керозен» – под этим названием позднее из Америки доставляли в Россию керосин).

В 1846–1847 гг. производство осветительного масла из каменного угля организовал в США А. Геснер. Он назвал полученную жидкость «керосин ойл» (греч. «керос» – воск, восковое масло). Когда в 50-х годах XIX в. осветительное масло в США начали получать из нефти, то его также назвали керосином.

В настоящее время керосином называют фракцию нефти, которая выкипает в температурных пределах от 175 до 300 ^оС. Различают керосин:

1) для освещения;

2) применяемый в качестве горючего для тракторов;

3) керосин авиационный – топливо для реактивных двигателей.

Теплота сгорания нефти больше, чем у других видов топлива: антрацита – в 1,5 раза, торфа – в 2 раза, дров – в 4 раза. Её не умели, да и не могли сжигать в обычных топках. Только великое изобретение Владимира Григорьевича Шухова в 1888 г. (тогда Шухов был студентом 3 курса) позволило сжигать нефть в особого рода горелках – форсунках. Идея форсунки Шухова лежит в основе всех современных горелок для жидкостей и газов, и даже твердых веществ. Позднее были изобретены: двигатель внутреннего сгорания (изобретатель – француз Этьен Ленуар, 1860 г.), дизель (немецкий инженер Рудольф Дизель, 1897 г.), реактивные двигатели (Константин Эдуардович Циолковский, 1883 г.), работающие на продуктах переработки нефти.