Как из газа делают масло: GTL-технология «Шелл» производства масла из газа

Содержание

Shell Helix Ultra c технологией PurePlus

[The story of Shell Helix Ultra with PurePlus Technology]

[Зрительный ряд]

Быстрый переход назад к оживленному, реалистично выглядящему изображению Вселенной.

Яркий белый огненный шар движется снизу посередине экрана в середину кадра.

Черный фон усыпан цветными точками розового и зеленого цвета, а также крошечными белыми точками, которые выглядят как звезды в галактике.

[Диктор]

C 1901 г. производство моторных масел прошло много этапов развития.

Представляем последнее достижение в сфере синтетических моторных масел:

[Зрительный ряд]

Яркий белый шар вспыхивает пламенем – катастрофический взрыв звезды.

[Диктор]

Shell Helix Ultra на основе технологии PurePlus.

[Зрительный ряд]

Быстрый переход к новому мультипликационному изображению, где языки красного пламени полностью окружает экран. Еще больше языков пламени в середине кадра на фоне сияющих звезд Вселенной.

[Звук]

Звук вспыхнувшего пламени перекрывает аккорды фортепьяно.

[Зрительный ряд]

Быстрый переход к черному фону с мультипликационным изображением столба дыма, превращающегося в воронку смерча при урагане.

[Диктор]

Созданное из природного газа, это масло не имеет аналогов в мире.

[Звуки]

Музыка набирает темп. Биение отдельных нот электроинструментов пульсирует и пузырится.

[Зрительный ряд]

Смерч скручивается в изображение спирали, которая одновременно выглядит как фракционирующая колонна, в которой проходит очистка смерча, превращающегося в масло.

Камера панорамирует сверху вниз, появляются и сходятся, всплывая вверх, все новые желтоватые спирали.

[Диктор]

Революция, которую готовили 40 лет.

[Зрительный ряд]

Спирали продолжают сходиться, пока они не превращаются в поток прозрачных желтых пузырей, которые в свою очередь превращаются в прозрачный желтоватый поток масла.

Потоки масла в локализованной воронке идут снизу вверх, а камера продолжает панорамировать вниз. Сквозь поток кристально чистого масла сверкает яркий луч света.

[Диктор]

Shell PurePlus — запатентованная технология «Шелл».

Инновационная технология, позволяющая получить чистейшее базовое масло, не содержащее практически никаких примесей.

[Зрительный ряд]

Резкий переход к изображению очень крупным планом топливная форсунка – ее блестящая сталь сверкает под прозрачным маслом, капающем с кольцевых уплотнений.

[Диктор]

Благодаря наличию в составе масла активных моющих присадок

[Зрительный ряд]

Крупные планы распредвалов в быстром нарастающем движении.

[Диктор]

Shell Helix Ultra обеспечивает еще более высокий уровень очищения и защиты.

[Звуки]

Нарастающий рев реактивного двигателя.

[Зрительный ряд]

Быстрый переход обратно к мультипликационным изображениям, которые пересекают внутреннюю часть двигателя в виде огненного шара, символизирующего рождение звезды, с отъездом камеры назад. Оранжевое пламя бьется в центре круга.

[Диктор]

Ни одно другое масло не очистит ваш двигатель лучше.

[Звуки]

Рев двигателя продолжает нарастать, как при взлете реактивного самолета.

 [Звук]

Рев мощного гоночного двигателя при прибавлении газа на дороге, перекрывает музыку.

[Зрительный ряд]

Короткий кадр: красный автомобиль «Феррари» мчится по пустыне к горизонту.

[Диктор]

Shell Helix Ultra на основе технологии PurePlus.

Революция в моторных маслах. Создано из природного газа.

[Зрительный ряд]

Мы видим в различных ракурсах в коротких кадрах машину «Феррари», которая выглядит неистовой и стремительной на пустой дороге пустыни. Сцена погружена в желтый свет сумерек.

[Зрительный ряд]

Заключительный кадр: «Феррари» мчится к горизонту, при этом в середине экрана с левой стороны появляется изображение канистры с маслом Shell Helix Ultra.

[Звуки]

Видео кончается с жизнеутверждающей пульсирующей электромузыкой.

Масла TOTAL для газовых двигателей

Наименование продукта Применение Описание Физико-химические показатели Одобрения производителей
SAE Вязкость по ISO, 40/100ºC Индекс вязкости
NATERIA X 405 Двигатели на природном газе, эксплуатирующиеся в сложных условиях. Сверхвысокий срок эксплуатации. Улучшенные эксплуатационные характеристики благодаря снижению образования отложений в теплообменнике. 40 94/14 145 Wärtsilä: 220 SG, 25 SG, 28 SG, 34 SG, 32 DF, 50 DF, Waukesha: APG 2000/3000
NATERIA MH Двигатели на природном газе, в том числе используемые при комбинированном производстве тепловой и электрической энергии. Увеличенный срок эксплуатации. Совместимо с каталитическими нейтрализаторами. 40 142,2/14,8 105 GE-JENBACHER : TI 1000-1109, Caterpillar: серия3500; MWM (DEUTZ): зольность не более 0.5 wt.%, Perkins: 4000, Waukesha: APG2000/3000, Wärtsilä: 220 SG, MDE: 28XX, 30XX, MTU: природный газ
30 106/11,8 100
NATERIA MJ Двигатели, работающие на природном газе и биогазе: очистные станции, жидкие удобрения, места хранения отходов. Увеличенный срок эксплуатации. Усиленные моющие свойства. 40 148/15,1 104 MWM (DEUTZ): зольность не более 0.5 wt., ROLLS-ROYCE: KG & BV-G, MTU
NATERIA MP Двигатели на природном газе, эксплуатирующиеся в сложных условиях. Очень долгий срок эксплуатации. Высокие эксплуатационные качества в сложных условиях. 40 122,5/13,8 110 MWM (DEUTZ): зольность не более 0.5 wt.%, ROLLS-ROYCE: KG & BV-G, MTU: биогаз
NATERIA ML 406 Двигатели, работающие на газе, который вырабатывается при разложении отходов, с содержанием h3S. Долгий срок эксплуатации. Подавление кислотных составляющих в газе. 40 134/13,7 98 GE Jenbacher: Technical Instruction 1000-1109
NATERIA V Двухтактные и Четырехтактные газовые двигатели и мотор-компрессоры. Совместимо с каталитическими нейтрализаторами. 40 126,5/13,1 96 MIL-L-2104 AClark, Cooper-Bessemer, Ingersoll
МАСЛА TOTAL ДЛЯ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ СТАЦИОНАРНЫХ ГЕНЕРАТОРОВ
DISOLA SGS Дизельные двигатели для резервных устройств:больницы, атомные электростанции, морскиеобъекты. Безопасность срочного запуска на максимальную мощность. Высокий уровень защиты внутренних частей двигателя в период остановки благодаря антикоррозионным присадкам. 40 -/14,3 MIL-L-2104 C, MIL-L-21260 CEDF PMUC
МАСЛА ДЛЯ ГАЗОВЫХ КОМПРЕССОРОВ
Наименование продукта Применение Описание   Одобрения производителей
ISO Вязкость по ISO, 40/100ºC Индекс вязкости
DACNIS LPG 150 Компрессоры углеводородных газов. Компрессорное масло на основе синтетических ПАГ. Устойчивость к разжижению углеводородными газами. Стойкое сопротивление к химическому воздействию. 6743-3 DGC 150/26,4 220 Sulzer Burckhardt, Howden, Aerzen
ORITES DS 270 Гиперпоршневые компрессоры. Производство полиэтилена. Масло на основе синтетических ПАГ. Превосходные смазывающие свойства. 6743-3 DGC 270/45 220 NSF h2ISO 6743-3: DGC, EU 2002/72/ECBurckhardt Compression
ORITES DS 270 A Понижает формирование отложений. 6743-3 DGC 270/45 220 NSF h2ISO 6743-3: DGC, EU 2002/72/ECBurckhardt Compression
ORITES DS 270 X Гиперпоршневые компрессоры. Производство этиленвинилацетата. Масло на основе синтетических ПАГ. Сопротивляемость к коррозии. 6743-3 DGC 270/45 220 NSF h2ISO 6743-3: DGC, EU 2002/72/ECBurckhardt Compression
ORITES DS 125 Газовые поршневые компрессоры. Масло на основе синтетических ПАГ. Сопротивляемость к разжижению углеводороднымигазами. 6743-3 DGC 125/17,5 153 SULZER-BURCKHARDT
ORITES TN 32 Турбокомпрессоры для синтеза аммиака. Минеральное масло. Предотвращает формирование отложений. Совместимость с эластомерами и обычными металлами. Низкое содержание серы. 32/5,7 120 DRESSERRAND,THERMODYN, CREUSOT-LOIRE and RA
ORITES TW 220 Гиперпоршневые компрессоры. Производство полиэтилена и синтеза аммиака. Оптимальные рабочие температуры: от -20°C до +80°C. Масло на основе белого медицинского масла. Превосходные смазывающие свойства. 6743-3 DGC 220/19,2 103 NSF h2ISO 6743-3: DGC, EU 2002/72/ECBurckhardt Compression
ORITES TW 220 X Гиперпоршневые компрессоры. Производство этиленвинилацетата. Рабочие температуры, превышающие +80°C Масло на основе белого медицинского масла. Сопротивляемость к коррозии. Сопротивляемость к коррозии. 6743-3 DGC 220/19,2 105 NSF h2ISO 6743-3: DGC, EU 2002/72/ECBurckhardt Compression, ISO 21469
ORITES EDA 220 Гиперпоршневые компрессоры. Производство EDA. Масло на основе белого медицинского масла. Превосходные смазывающие свойства. Превосходные смазывающие свойства. 6743-3 DGC 230/20 NSF-h2, POCLAIN HYDRAULICS 11-06

Моторное масло – безопасный интервал

После введения норм токсичности Евро-6 производителям моторов и смазочных материалов стало непросто справляться со своей работой. В нашем обзоре мы расскажем, почему так произошло, а также о том, насколько рекомендации сервисменов отвечают интересам клиента.

В ХХI веке об эффективности такой обкатанной веками конструкции, как автомобильный двигатель, говорить просто смешно. Ее можно сделать практически любой: для дрэга одной, для кольцевых гонок другой, для грузоперевозок третьей и для домохозяек четвертой. Ну а уж как грамотно защитить мотор от износа, стало предельно ясно уже во второй половине прошлого века. К 70-м годам была изобретена «синтетика», молекулы которой конструировались исходя из той задачи, которую данным маслам предстояло решать, – куда уж эффективнее!

Однако разработчики моторных масел несколько опередили время, кое-где «синтетика» уже применялась, но до автомобилей пока еще не добралась, так как являлась очень химически активной – стандартные резиновые уплотнения, сальники и применяемые в то время цветные металлы и их сплавы подобного экстрима долго не выдерживали. Позже за дело взялись уже серьезно, и новые материалы позволили использовать синтетическую основу и в ДВС. Срок службы, защитные свойства и температурный диапазон использования перешли на совершенно иной уровень, так что сейчас «минералка» на нефтяной основе практически сошла со сцены. Есть еще полусинтетика – смесь минеральной и синтетической основы, она несколько увеличивает возможности чистой минералки, однако ныне всем перспективным силовым агрегатам предписаны синтетические масла.

Что это? Очередной маркетинговый ход или реальная необходимость? Немного и того, и другого. Во-первых, даже если на канистре написано Fully Synthetic, то это не значит, что там 100% «синтетика» на основе ПАО, ведь только она может по праву носить это название, поскольку подобное масло действительно синтезируется из природного газа. Впрочем, в разных странах разные правила: у кого-то в канистре может быть 50% ПАО, у кого-то 30%, определить действительное содержание полиальфаолефинов можно лишь в лабораторных условиях по температуре вспышки. Но сие не так уж и важно: лидеры рынка – обычно крупные нефтяные гиганты или входящие в их зону влияния подразделения, которые тщательно заботятся о своей репутации, а состав базовых масел и присадок определяется строгой рецептурой и действительно наилучшим образом защищает мотор (во всяком случае так

было раньше).

Технологии гидрокрекинга

Но наука не стоит на месте, и химики создали новый продукт из тяжелых нефтяных фракций – HC, или гидрокрекинговое масло. Интересно, что несмотря на то, что оно по сути является минеральным, его удалось улучшить настолько, что по своим защитным функциям масло если и уступает ПАО, то совсем немного.

Еще в 1999 году американцы разрешили маркировать HC- минералку как Fully Synthetic и рынок принял такую постановку вопроса. Заартачились только чопорные немцы, не привыкшие обманывать потребителей в угоду маркетинговым стратегиям. Так что теперь только в Германии пишут на емкостях с ПАО «vollsynthetisches», а на канистрах с гидрокрекинговыми

маслами «HC-Synthetic» или просто «HC».

А нам-то какая разница, если защита практически одинакова, а HC-масла стоят дешевле примерно на треть? Проблема только в том, что продукт гидрокрекинга и служит примерно на треть меньше – термоокислительные свойства у него хуже. А на фоне официальных рекомендаций по интервалам проведения техобслуживания, на HC-маслах вы получите ощутимый перепробег, особенно если эксплуатируете машину в городе, но об этом

чуть позже.

Шесть групп качества моторных масел

  1. Базовые масла – обычная «минералка», полученная методом селективной очистки, дополнительно избавленная растворителями от лишнего парафина.
  2. Высокорафинированные минеральные масла с низким содержанием примесей, прошедшие гидроочистку.
  3. Гидрокрекинговые масла HC.
  4. Полиальфаолефины – «синтетика», имеют очень высокую антиокислительную способность, лишены примесей серы и металла, синтезируются из природного газа.
  5. «Эстеровая» синтетика – еще лучше, еще стабильнее, обычно синтезируется из рапсового масла. Работает без потери качества от –65 до +350 градусов Цельсия, успешно противостоит сдвигу, располагает высочайшей стойкостью и выдающимися антиокислительными качествами. Кроме того, эстеры или полиэфиры имеют полярные молекулы – проще говоря, приклеиваются к зонам трения.
  6. Масла, изготовленные по GTL-технологии. Сначала из газа получают чистый парафин, далее уже из него конструируют молекулы масла, затем гидроочистка, и полиинтернаолефины готовы к применению в качестве базового материала, осталось лишь добавить присадки. Превосходят ПАО по смазывающим свойствам и лишь чуть-чуть недотягивают до эстеров, но зато лишены всех недостатков последних – например, гигроскопичности. Широкого распространения пока не получили из-за высокой цены.

Важность присадок

Присадки производятся всего лишь несколькими химическими компаниями в мире, обычно под заказ. Сами производители масел их не делают, однако есть и исключения – хорошо известная компания Motul, к примеру, занимается всем сама, а американская химическая корпорация Ashland производит часть присадок на собственных мощностях для своего дочернего бренда Valvolin, остальное закупается на стороне. В общем, у каждой фирмы свои предпочтения и коммерческие приоритеты. Стоит ли говорить о том, что присадки как раз и определяют качество конечного продукта, обеспечивая наилучшие свойства моторного масла. Здесь же стоит отметить, что в качественных маслах именитых производителей уже есть все необходимое для защиты двигателя и дополнительных присадок не требуется.

Какие масла предлагает дилер

В большинстве своем официальные дилеры используют гидрокрекинговую минералку, называя ее «синтетикой». Достойного качества HC-масла стоят не так дорого, соответственно, выгодны для сервисменов.

Гидрокрекинговыми являются, например, практически все фирменные масла для японских автомобилей. Total делает масла для концерна Nissan, ExxonMobil и IDEMITSU для Toyota. Производитель масел №1 в Японии Sankyo Yuka, например, никогда не производил синтетику ПАО и уж тем более эстеровую. Рио Катада, представитель их бренда Pro Fix, в свое время посетивший нашу страну, на вопрос: «Почему?» – ответил тоже вопросом: «А зачем?» И это справедливо; если соблюдать сроки замены, то, может, не имеет особого смысла. Правда, официальные рекомендации не всегда учитывают самое главное – условия эксплуатации. А они очень разные.

Мото-часы как эталон

Американцы, кстати, давно уже привязали регламент к мото-часам, а не к пробегу, что правильно. Давайте и мы попробуем посчитать пробеги

и перепробеги, основываясь на этой методике.

Для начала надо знать, на какое количество мото-часов нужно ориентироваться в случае применения того или иного продукта, поскольку после данного пробега масло выработает присадки, потеряет львиную долю

смазывающих свойств, изменит вязкость, да еще и может начать подгорать, забивая смазочные каналы.

1. Минералка: 150 мото-часов (далее М/Ч).

2. Полусинтетика: 200–250 М/Ч, в зависимости от уровня качества.

3. HC-масла: от 250 до 300 М/Ч, тоже в зависимости от уровня качества.

4. Fully Synthetic: ПАО и эстеры: 350 М/Ч, эстеровое масло теоретически может прослужить чуть больше, но лучше не рисковать, поскольку фишка полиэфиров не в сроке службы, а в более надежной защите ДВС.

Считаем сроки замены

Как посчитать самому, когда менять моторное масло? Это совсем не сложно, нужно просто вычислить среднюю скорость, с которой вы перемещаетесь,

выставив на одометре соответствующий режим, обычно она не очень сильно меняется изо дня в день. Выборка на протяжении 3000–5000 км даст вам результат достаточной точности.

Допустим, у вас Nissan с официальным межсервисным пробегом 15 000 км, а ездите вы в основном по Москве из дома на работу и обратно. При обслуживании заливаете фирменное гидрокрекинговое масло Nissan у официального дилера. Средняя скорость ваших перемещений, с учетом многочисленных светофоров и пробок, – 20 км/ч, поверьте, это вполне реально.

Считаем: 300 * 20 = 6000 км. Перепробег в данном случае будет 9000 км. То есть на протяжении 9000 км двигатель вашего автомобиля подвергается повышенному износу, и чем дальше, тем больше, поскольку масло к 15 000 километрам потеряет почти все свои смазывающие свойства. А вот если вы постоянно катаетесь где-то за городом по трассе, со средней скоростью 50 км/ч, то к пробегу в 15 000 километров масло не растеряет своей бодрости.

Нормы токсичности

А теперь вернемся к теории. Нормы ограничения вредных выбросов Евро-6 заставили автопроизводителей, скажем прямо, попотеть над тем, чтобы

уложиться в них. Поэтому защите двигателя от износа уделялось несколько меньше внимания, чем прежде. И что обидно: последние тенденции таковы, что моторные масла просто обязаны в угоду экологии защищать ДВС все хуже и хуже.

Снижение вязкости

Каким должно быть моторное масло, обеспечивающее полноценную защиту двигателя, известно всем и довольно давно. Точно определены диапазоны горячих и холодных вязкостей для беспроблемной эксплуатации в различных регионах. И минимальный показатель горячей вязкости (когда мотор прогрет) не должен быть меньше 13 сантистоксов, что соответствует примерно 40 условным единицам после буковки W. Больше – можно, меньше – нет, поскольку гидродинамические подшипники двигателя под нагрузкой могут перейти из гидродинамического режима в режим обычного трения – а это очень быстрый износ соответствующих пар трения. Но масляный насос двигателя потребляет энергию, как и любой механизм, и тем активнее, чем уровень вязкости масла выше, что приводит к повышению расхода топлива и увеличению количества вредных веществ в выхлопных газах. Поэтому инженеры начали снижать вязкость масла, «разгружая» тем самым масляный насос.

Хитрости рекомендаций

Иногда к рекомендациям можно относиться как к рекомендациям, но не всегда. Скажем, вы владелец Chrysler, Mitsubishi, Peugeot или Hyundai-Kia и вас объединяет наличие под капотом глобального World Gasoline Engine 4B12. Выпущен он больше двадцати лет назад и, несмотря на столь солидный возраст, обладает отличными характеристиками и продвинутой конструкцией. Еще бы, ведь его разрабатывали сразу три крупнейших автомобильных концерна.

Пожелания по обслуживанию 4B12 в 2007 году, когда он только начал устанавливаться на машины, были совершенно понятными, но теперь резко изменились.

Может, изменился и сам мотор? Нет, он остался прежним. Тогда почему в рекомендациях ранее указывалась вязкость моторного масла не ниже 40, а теперь даже в оригинальной программе JEEP автопроизводитель требует горячую вязкость не более 30?

Все просто: в 2007 году инженеры думали, как защитить мотор, а к 2010-му переключились на соблюдение норм токсичности Евро-5. На 5W40 их выполнить не получается, поэтому был совершен переход на 5W30. Та же история с остальными моторами тех лет разработки, и если их владелец разбирается в теме, то вполне может использовать старые требования по моторным маслам вместо новых, значительно уменьшив таким образом износ ДВС.

Более жесткие требования

Но близились 2015 год и Евро-6, а экологическое лобби становилось все сильнее, и борьба с внутренним сопротивлением в ДВС вышла на новый уровень. Прекрасный Pentastar – мощный и экономичный, который заменил в линейке Chrysler сразу семь типов моторов, выполнив при этом нормы Евро-5, – срочно переделали.

Зачем? Ведь еще недавно Боб Ли, вице-президент Отделения разработки двигателей компании Chrysler Group LLC, сказал буквально следующее: «Наши инженеры добились наилучшего сочетания особенностей конструкции и технологии, что позволило создать двигатель V-6, который превосходит ожидания наших клиентов – удивительно простая и остроумная конструкция до максимума повышает функциональность и дает возможность получать лучшие в классе характеристики шумо- и вибронагруженности, топливной экономичности, а также снижать эксплуатационные расходы».

Ответ прост: Евро-6 Pentastar уже не выполнит даже с маловязким маслом – все, что можно было сделать с точки зрения эффективности, уже сделано, остается одно – пересмотреть конструкцию в угоду экологам.

К 2014 году Pentastar потерял в объеме 0,4 литра и получил масляный насос, ограниченный по производительности, хотя уровень мощности остался на прежнем уровне. Стремления вполне понятные – увеличить среднее эффективное давление и снизить сопротивление в системе смазки. Но это было чревато повышенным износом компонентов двигателя.

Европейский фактор

В Европе и для ориентированных на Европу автопроизводителей все еще серьезнее. Одно время бытовало мнение, что атмосферники уже отжили свое, Mazda выступила в их защиту со своими «Небесными технологиями».

При этом сами европейцы предпочли создавать моторы сразу с запасом по экологическим нормам, выпустив TSI и его итальянские и французские аналоги. Борьба за экономию идет по всем направлениям: среднее эффективное давление таково, что двигатели работают на пределе своих физических возможностей, масляные насосы низкопроизводительны для снижения внутреннего сопротивления, а масляные каналы настолько малы, что через них просто не получится прокачать масло «традиционной» вязкости.

В такие моторы уже не получится залить «альтернативное» масло. Выполнять предписания производителя придется скрупулезно. Но не допускать перепробега, посчитав мото-часами, а не километрами, каждому под силу, к тому же мы рассказали, как это сделать.

Подведем итог

Если мотор вашего авто разработан раньше, чем экологические нормы выхлопа перешли за грань разумного, применяйте масла с горячей вязкостью не менее 40 для новых машин и 50 для ДВС, пробежавших больше 150 000 км. Холодная вязкость перед буковкой W зависит от того, насколько трескучие морозы бывают в вашем регионе, соответственно, чем холоднее, тем цифра должна быть меньше.

А вот с современными даунсайзинговыми моторами и наддувными ничего уже не поделаешь, остается соблюдать рекомендации производителя. Главное – помнить про хитрость мото-часов и ни в коем случае не допускать перепробегов!

Что можно сделать из природного газа

Природный газ отлично вступает в химическую реакцию горения. Поэтому чаще всего из него получают энергию — электрическую и тепловую. Но на основе газа можно сделать еще удобрение, топливо, краску и многое другое.

Значительные объемы газа использует также металлургическая промышленность. Но и здесь природный газ также используется как источник энергии — для разогрева доменных печей.

Зеленое топливо

В России около половины поставок газа приходится на энергетические компании и коммунальное хозяйство. Даже если в доме нет газовой плиты или газового водонагревателя, все равно свет и горячая вода, скорее всего, получены с использованием природного газа.
Природный газ — самое чистое среди углеводородных ископаемых топлив. При его сжигании образуются только вода и углекислый газ, в то время как при сжигании нефтепродуктов и угля образуются еще копоть и зола. Кроме того, эмиссия парникового углекислого газа при сжигании природного газа самая низкая, за что он получил название «зеленое топливо». Благодаря своим высоким экологическим характеристикам природный газ занимает доминирующее место в энергетике мегаполисов.

На газе можно ездить

Природный газ может использоваться как моторное топливо. Сжатый (или компримированный) метан стоит в два раза дешевле 76-го бензина, продлевает ресурс двигателя и способен улучшить экологию городов. Двигатель на природном газе соответствует экологическому стандарту Евро-4. Газ можно использовать для обычных автомобилей, сельскохозяйственного, водного, воздушного и железнодорожного транспорта.

Компримированный газ получают на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС) путем сжатия природного газа, поступающего по газопроводу, до 20–25 МПа (200–250 атмосфер).

Еще из природного газа можно производить жидкие моторные топлива по технологии «газ-в-жидкость» (gas-to-liquid, GTL). Поскольку природный газ — достаточно инертный продукт, практически всегда при переработке на первом этапе его превращают в более реакционно-способную парогазовую смесь — так называемый синтез-газ (смесь СО и Н2).
Далее ее направляют на синтез для получения жидкого топлива. Это может быть так называемая синтетическая нефть, дизельное топливо, а также смазочные масла и парафины.

Впервые жидкие углеводороды из синтез-газа получили немецкие химики Франц Фишер и Ганс Тропш еще в 1923 году. Правда, тогда в качестве источника водорода они использовали уголь. В настоящее время различные варианты метода Фишера-Тропша используются во многих представленных на рынке процессах превращения газа в жидкие углеводороды.

Отбензинивание

Первичная переработка газа происходит на ГПЗ — газоперерабатывающих заводах.
Обычно в природном газе помимо метана содержатся разнообразные примеси, которые необходимо отделить. Это азот, углекислый газ, сероводород, гелий, пары воды.
Поэтому в первую очередь газ на ГПЗ проходит специальную обработку — очистку и осушку. Здесь же газ компримируют до давления, необходимого для переработки. На отбензинивающих установках газ разделяют на нестабильный газовый бензин и отбензиненный газ — продукт, который впоследствии и закачивают в магистральные газопроводы. Этот же уже очищенный газ идет на химических заводы, где из него производят метанол и аммиак.

А нестабильный газовый бензин после выделения из газа подается на газофракционирующие установки, где из этой смеси выделяются легкие углеводороды: этан, пропан, бутан, пентан. Эти продукты тоже становятся сырьем для дальнейшей переработки. Из них в дальнейшем получают, к примеру, полимеры и каучуки. А смесь пропана и бутана сама по себе является готовым продуктом — ее закачивают в баллоны и используют в качестве бытового топлива.

Краска, клей и уксус

По схеме, похожей на процесс Фишера-Тропша, из природного газа получают метанол (CH3OH). Он используется в качестве реагента для борьбы с гидратными пробками, которые образуются в трубопроводах при низких температурах. Метанол может стать и сырьем для производства более сложных химических веществ: формальдегида, изоляционных материалов, лаков, красок, клеев, присадок для топлива, уксусной кислоты.

Путем нескольких химических превращений из природного газа получают также минеральные удобрения. На первой стадии это аммиак. Процесс получения аммиака из газа похож на процесс gas-to-liquid, но нужны другие катализаторы, давление и температура.

Аммиак сам по себе является удобрением, а также используется в холодильных установках как хладагент и в качестве сырья для производства азотсодержащих соединений: азотной кислоты, аммиачной селитры, карбамида.

Как получается аммиак

Вначале природный газ очищают от серы, затем он смешивается с подогретым водяным паром и поступает в реактор, где проходит через слои катализатора. Эта стадия называется первичным риформингом, или парогазовой конверсией. Из реактора выходит газовая смесь, состоящая из водорода, метана, углекислого (СО2) и угарного газов (СО). Далее эта смесь направляется на вторичный риформинг (паровоздушная конверсия), где смешивается с кислородом из воздуха, паром и азотом в необходимом соотношении. На следующем этапе из смеси удаляют СО и СО2. После этого смесь водорода и азота поступает собственно на синтез аммиака.

Масло и техническая мысль – Автомобили – Коммерсантъ

Если вы не из тех, кто полагает, что будущее автомобильного транспорта – это исключительно беспилотный электрический каршеринг, и вам небезразлично, как устроен автомобиль, то нам с вами по пути. И путь наш сегодня лежит на завод компании «ЛУКОЙЛ» в Перми, где производят почти полмиллиона тонн различных масел в год. В том числе масла новой линейки GENESIS.

Текст: Валерий Чусов

Линейка моторных масел GENESIS была разработана и запущена компанией «ЛУКОЙЛ» в 2012 году. Причем вначале новинка поставлялась исключительно для первой и сервисной заливки в двигатели гарантийных автомобилей в Европе и России. И первые три года в розницу ее не продавали. Как правило, именно маслам первой заливки достаются новейшие технологии. Новые двигатели более требовательны к маслам, чем моторы предыдущих поколений. Да и обкатка, несмотря на все усилия конструкторов и технологов, все-таки остается необходимым и не самым легким этапом жизни любого агрегата.

Рецептуры масел первой заливки для двигателей машин, только сошедших с конвейера, через несколько лет производители смазочных материалов начинают использовать в массовых продуктах. Так случилось и с GENESIS – емкости с этой надписью появились на полках магазинов и АЗС в 2015 году. Однако с тех пор разработки не стояли на месте, и пришло время для обновления.

Фото: ЛУКОЙЛ

Так уж распорядилась природа, что в России сосредоточены значительные запасы сортов нефти, по своему составу идеально подходящих для производства качественных смазочных материалов.

Фото: ЛУКОЙЛ

База – это основа

Многие параметры масла определяют присадки, однако они лишь усиливают характеристики, задаваемые базовым маслом.

«Базу» компания производит на двух НПЗ – в Перми и Волгограде. Здесь же располагаются крупнейшие блендинговые площадки компании «ЛУКОЙЛ», где смешиваются присадки и базовые масла.

Параметры базовых масел зависят от применяемых технологий и состава сырья, ведь различные виды нефти сильно отличаются друг от друга.

Уникальность пермского маслоблока состоит в том, что здесь происходит переработка разных сортов нефти различных месторождений. Так производится качественное базовое масло I группы, которое используется в основном в моторных маслах для грузовых автомобилей и индустриального оборудования. Современным же легковым моторам нужны масла на более современной крутой «базе». Поэтому для производства GENESIS применяют высокотехнологичные базовые масла II и III+ группы, которые производят в Волгограде. В поволжской нефти парафинов и серы меньше, чем в сырье из Западной Сибири и Предуралья.

Фото: ЛУКОЙЛ

Интересно, что высокотехнологичным производством базовых масел, составляющих до 90 процентов состава готового моторного масла, занимается немногим более полусотни компаний по всему миру.

Большинство мировых масляных брендов просто не имеют собственных НПЗ топливно-масляного профиля. «Базу» им поставляют коллеги, в том числе и ЛУКОЙЛ.

Фото: ЛУКОЙЛ

Переработка нефти – это не просто разделение сырья на фракции, но и превращение различных видов углеводородов из одного в другой. Первый шаг в получении масла начинается с поступлением нефти на установку АВТ (атмосферно-вакуумная трубчатка), разделенную на два блока – атмосферной и вакуумной перегонки. Вначале нефть направляется в ректификационную колонну на атмосферную перегонку. Здесь под воздействием высоких температур (до 360 градусов) без повышения давления нефть разделяется на газ, светлые фракции – бензиновую, керосиновую, дизельную – и темную фракцию – прямогонный мазут, которая направляется в вакуумную колонну. Из верхней части вакуумной колонны выводится вакуумный газойль в виде так называемых узких фракций, а снизу забирается остаток – гудрон.

Для получения дистиллятных базовых масел узкие фракции вакуумного газойля направляются на установку селективной очистки фенолом для улучшения цвета будущего масла, а затем на установку депарафинизации для снижения температуры застывания будущего базового масла.

Дополнительно масляные компоненты извлекаются из гудрона на установке деасфальтизации, где в качестве растворителя используется пропан.

На Волгоградском заводе есть еще и комплекс гидрокаталитических процессов производства масляных компонентов, благодаря которым происходит изменение самих компонентов масла и очистка от лишних составляющих. Используя процессы гидроизомеризации, именно в Волгограде первыми в России освоили производство базового масла группы III+, которое отличается высоким индексом вязкости (до 150) и близко по свойствам к синтетическому базовому маслу группы IV, но отличается от последнего тем, что лучше растворяет присадки. Базовое масло III+ используют для производства моторных масел GENESIS на собственных блендинговых заводах в Перми, Вене (Австрия) и Плоешти (Румыния) и привлеченных площадках в Дубаи (ОАЭ) и Мехико (Мексика).

В линейку GENESIS сейчас входит 16 разных масел, и все они ориентированы на разные типы двигателей и разные автомобили, в том числе и самые современные.

Жесткие экологические требования, которые они должны выполнять, сказываются на конструкции двигателей, и масло для них порой должно сочетать на первый взгляд несочетаемые свойства.

Фото: ЛУКОЙЛ

Точность до доли процента

Финальная операция в производстве моторного масла – смешивание базового масла и пакетов присадок. Огромные баки установлены на пьезометрические датчики, которые постоянно их взвешивают.

Допустимая погрешность – 400 граммов на партию в 320 тонн. Это 0,000125 процента! ЛУКОЙЛ получает специально разработанные для него пакеты присадок от британской компании, одного из лидеров по их созданию. Присадки не просто выливают в бак с базовым маслом – смешивание происходит в трубах при определенной температуре, при этом поток жидкости специально завихряют, чтобы компоненты распределились в объеме равномерно.

Состав масла тщательно контролируется. Обязательно есть входной контроль и базового масла, и присадок. Затем из готового продукта отбирают пробы. И это тоже не просто зачерпывание или слив того, что ближе всего к крану – кран соединен с трубкой внутри резервуара, в которой сделаны отверстия на разной высоте, чтобы в пробе смешалось масло с разных участков.

Пробы из каждой партии отправляются в лабораторию для проверки на соответствие заявленным параметрам. Здесь можно проверить характеристики масла и его компонентов 150 различными методами. Ведь даже для одного и того же параметра стандарты разных стран могут требовать разных методов исследований. А масла ЛУКОЙЛ получают одобрение сразу от многих производителей автомобилей – общее количество сертификатов на ныне выпускаемые масла превышает 1200!

В лаборатории делают и анализ масел в процессе их хранения – можно быть уверенным, что заявленный гарантийный срок в пять лет масло выдерживает без изменения состава. Конечно, если условия хранения соблюдаются. Правда, пока лаборатория работает только на внутренние нужды предприятия.

Предполагается в будущем принимать заказы и со стороны – для проверки изменения состава масел в процессе работы.

Фото: ЛУКОЙЛ

Пять сотен анализов в день

Один из главных параметров масла – его вязкость. Прибор для ее измерения называется «вискозиметр» и состоит он из двух цилиндров – в одном из них температура 100 градусов, в другом 40. Внутри – стеклянные капилляры. Прибор закачивает в них масло и отслеживает время, за которое масло под действием собственного веса протечет через капилляр. Для России более актуален другой прибор, способный определять характеристики масла при низких температурах, он имитирует запуск двигателя, только, так сказать, в масштабе. В охлажденное до минус 35 градусов масло погружен ротор, и компьютер замеряет усилие, которое необходимо для его прокручивания. Постепенно температура повышается, так что в итоге получается таблица с параметрами масла при разных температурах.

Можно узнать и просто состав исследуемого продукта – для этого применяются спектрометры, причем разные – лазерные и рентгеновские.

Современная техника из самых разных стран сильно снижает долю ручного труда в лаборатории – в некоторые установки можно загружать сразу десятки образцов, и результаты они выдают в удобном для понимания виде. Но все же некоторые тесты надо проводить вручную, да и пробы принимать должны люди. Поэтому в лаборатории круглосуточно – производство на заводе непрерывное – работают не менее шести человек.

За месяц проводится в среднем 14–15 тысяч анализов. Это и готовая продукция, и сырье, и промежуточные пробы, отобранные в процессе производства.

Финальные пробы берут даже с конвейера при фасовке – при смене типа продукта надо проверить, хорошо ли промыта линия по разливу. Товарная продукция запускается только после того, как пробы покажут, что в первой канистре очередной партии масло полностью соответствует требованиям по составу.

Некоторое оборудование было приобретено специально для проверки масла на соответствие нормативам одного известного производителя автомобилей – у него свои стандарты, особые, и надо им соответствовать.

Фото: ЛУКОЙЛ

Фото: ЛУКОЙЛ

Защита от всего

Путь масла на заводе заканчивается на линии фасовки. Полностью автоматические линии сами формуют емкости из пластика, вплавляют в них этикетки, наполняют маслом, запечатывают и маркируют.

ЛУКОЙЛ, как и другие производители высококачественных продуктов, уже сталкивался с попытками подделок. Поэтому упаковка, конечно же, включает элементы защиты. Этикетка на банке GENESIS не приклеивается, а вплавляется прямо в процессе формования емкости. После налива масла горлышко запечатывается фольгой, и, наконец, перед упаковкой в коробки на каждую флягу лазером наносится дата производства и номер партии.

За качеством упаковки следит автоматика. «Свежевыдутая» канистра проходит контроль герметичности – ее надувают воздухом до определенного давления.

Вот сотрудник цеха фасовки тестирует автомат: протыкает канистру и ставит в ряд других. Проверка ее не пропускает – сразу после испытания специальный штырь сбрасывает ее с конвейера. Проверяют и точность размещения этикетки – в закрытой камере датчики «рассматривают» расположение надписей, характеристик и штрихкода, и если что-то не так – снова удар, и фляга отправляется на переработку в бак с сырьем.

Заполненные канистры автомат запаковывает в коробки, а другой штабелирует их на паллеты. Ну а дальше – склад и отправка заказчику, дилерам, СТО и розничным продавцам.


Новые буквы

Обновляя линейку GENESIS, ЛУКОЙЛ решил упростить покупателям выбор. Разумеется, на упаковке масел сохранены все требуемые стандартами обозначения, а на сайте можно прочитать подробные характеристики. На специальную страницу продукта, адаптированную для мобильных устройств, можно попасть, просто просканировав QR-код на этикетке.

Розничная линейка GENESIS теперь разделена на две категории: синтетические масла ЛУКОЙЛ GENESIS ARMORTECH для новых автомобилей, находящихся на гарантии, и ЛУКОЙЛ GENESIS UNIVERSAL для более возрастных.

Большинство масел подходят для современных дизелей, в частности оборудованных сажевыми фильтрами (DPF).

Теперь в обозначении масел появились и специальные коды, указывающие на марки автомобилей, для которых это масло оптимально:

  • FOR EUROPEAN CARS – для большинства европейских марок;
  • GC (German cars) – для немецких авто;
  • JP (Japanese cars) – для японских марок;
  • HK (Korean cars) – для корейских авто, прежде всего Нyundai и Kia;
  • FD (Ford) – для американских машин, прежде всего Ford;
  • DX1 (GM) – для автомобилей концерна General Motors;
  • RACING – для спортивных автомобилей.

ГБО: какое масло залить в мотор, работающий на газе

Общепринятое правило при подборе моторного масла для автомобиля – отдавать предпочтение свойствам, которые указаны в руководстве по эксплуатации автомобиля. Это классификация по вязкости SAE, эксплуатационные свойства API или ACEA и номер допуска автопроизводителя. При этом данные допуски учитывают работу двигателя на бензине и дизтопливе, но не учитывают ситуации, если на двигатель установили газобаллонное оборудование (ГБО) для работы на сжиженном газе (LPG, смесь пропан-бутана). Автопроизводители даже в случае модификаций с би-топливной системой питания – бензин или газ, рекомендуют моторное масло для работы на бензине, так как эти моторы рассчитаны для работы именно на этом топливе.

Если ГБО установили вне завода и заводских рекомендаций по выбору масла в руководстве по эксплуатации нет, то проще всего руководствоваться требованиями автопроизводителя к серийно установленному бензиновому двигателю, т.е. вязкость, спецификация и интервал замены для масла не меняются. Хотя, если есть возможность, можно учесть и фактор работы мотора на газу.

Легенды о ГБО
Существует много легенд о вреде газа для двигателя внутреннего сгорания, но все они пришли из прошлого, когда газобаллонное оборудование было еще примитивным и не поддавалось тонкой регулировке, а сами двигатели внутреннего сгорания были рассчитаны на другие тепловые режимы работы. В результате самыми распространенными поломками моторов были прогары поршней и клапанов. Причем в таксопарках некоторым любителям активного драйва приходилось ремонтировать волговские моторы чуть ли не ежеквартально.

С тех пор прошли десятилетия и все поменялось. Многие двигатели форсировали для работы в более жестких режимах высоких скоростей на автобанах, поэтому они стали спокойно выдерживать более высокие рабочие температуры. Также ряд моторов вооружили гидрокомпенсаторами клапанных зазоров, поэтому отпала необходимость в регулировке тепловых зазоров клапанов, которые у мотора с обычным ГРМ при работе на газе нужно делать в два раза чаще, чем на бензине. Кстати, это делать многие забывали не только в прошлом, но и сейчас: в тех моторах, где гидрокомпенсаторы отсутствуют.

Современные, высокофорсированные моторы с высокоточным ГБО четвертого поколения работают на сжиженном газе значительно дольше.

Что касается ГБО, то оно стало намного точнее дозировать топливоподачу, а значит, снизилась вероятность перегрева. Но при всех этих изменениях в конструкции двигателей автомобилей и смене поколений ГБО некоторые особенности эксплуатации двигателей на сжиженном газе все же остались.
Так, удельная теплота сгорания газо-воздушной смеси больше и горит она дольше, поэтому температура в цилиндрах двигателя выше. Соответственно, это оказывает негативное влияние на моторное масло, повышается склонность к образованию отложений, ускоряется окисление масла. Кроме того, даже в нынешнее время существуют установщики ГБО, которые не могут правильно смонтировать и настроить оборудование, в результате чего нарушается топливоподача, а значит, и повышается вероятность как переобогащения газо-воздушной смеси, так и переобеднения. В обоих случаях двигатель перегревается. А при высокой температуре сгорания газо-воздушной смеси и под воздействием избытка кислорода при обедненной смеси происходит интенсивное окисление углеводородных соединений масла. Образовывающиеся при этом смолистые вещества, частицы сажи (углеродистые частицы, нагары) и лаки могут привести к потере подвижности поршневых колец, ухудшению их уплотняющей способности, а в наихудшем случае – и к залеганию, что сразу же отрицательно сказывается на мощности двигателя, экономичности, расходе масла на угар и экологичности его работы.

Большие температурные перегрузки, некачественное или несоответствующее моторное масло, несвоевременная его замена – факторы, которые способны привести, например, к заклиниванию гидрокомпенсаторов клапанных зазоров.

Ввиду этих особенностей при эксплуатации автомобиля, переоборудованного для работы на сжиженном газе, желательно использовать масла с повышенной устойчивостью к термической деструкции и имеющие улучшенные моющие свойства. Но выпускают ли такие? Оказывается, да!

Применение специальных моторных масел для авто с ГБО позволяет нейтрализовать негативные факторы, которые возникают при работе бензинового мотора на сжиженном газе.

Спецмасла для авто ГБО
Масла для моторов, работающих на сжиженном газе, есть, например, в ассортименте продукции компании OPET. Автовладельцам предлагается три вида моторного масла с разной базовой основой и в разных, наиболее популярных в Украине, классах вязкости. Это полностью синтетическое масло Fullmax LPG 5W-40 (ACEA A3/B4; API SN), масло на синтетической основе Fullmax LPG 10W-40 (ACEA A3/B4; API SL/CF) и масло на синтетической основе Fulllife LPG 5W-30 (ACEA A5/B5, A1/B1; API SL/CF; Renault RN 0700). Они перекрывают потребности большей части иномарок, на которые установили ГБО.

Ассортимент масел Opet для моторов, работающих на сжиженном газе (LPG).

Для самых массовых в Украине поколений моторов иномарок, оснащенных ГБО, предлагается масло OPET Fullmax LPG 5W-40 (ACEA A3/B4; API SN).

Для машин с моторами более ранних поколений, включая карбюраторные, выпускается масло Opet Fullmax LPG 10W-40 (ACEA A3/B4; API SL/CF).

Для моторов, требующих маловязких, энергосберегающих масел, в ассортименте OPET есть продукт Fulllife LPG 5W-30 (ACEA A5/B5, A1/B1; API SL/CF; Renault RN 0700).

Для самых массовых в Украине поколений моторов иномарок, оснащенных ГБО, предлагается масло OPET Fullmax LPG 5W-40 (ACEA A3/B4; API SN).

Для машин с моторами более ранних поколений, включая карбюраторные, выпускается масло Opet Fullmax LPG 10W-40 (ACEA A3/B4; API SL/CF).

Для моторов, требующих маловязких, энергосберегающих масел, в ассортименте OPET есть продукт Fulllife LPG 5W-30 (ACEA A5/B5, A1/B1; API SL/CF; Renault RN 0700).

В рецептуре этой линейки масел химики-технологи научно-исследовательского центра завода OPET наибольшее внимание уделили оптимальному подбору базовых масел, антиокислительных и моюще-диспергирующих присадок. Используемые моюще-диспергирующие присадки предотвращают образование отложений в двигателе, а уже образовавшиеся нагары и продукты окисления смывают с поверхностей двигателя и удерживают их в виде микроскопических частиц в объеме масла до момента очередной замены.

Масло для двигателей работающих на газу имеет маркировку LPG, что расшифровывается как Liquified Petroleum Gas (с англ – сжиженный нефтяной газ).

Благодаря таким свойствам в двигателе сохраняется подвижность поршневых колец, увеличивается ресурс всевозможных механизмов с очень узкими масляными каналами, например, гидрокомпенсаторов и гидронатяжителей. Применение специального масла значительно продлит ресурс двигателя в целом.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Хроматографический анализ трансформаторного масла

Эффективный метод выявления дефектов оборудования на ранней стадии развития, не обнаруживаемых традиционными способами

Хроматографический анализ газов растворенных в масле, является специальным методом, служащим для обнаружения повреждений и дефектов конструктивных узлов электрооборудования, но практически не информирующем о качестве и состоянии самого масла. Хроматографический анализ (ХАРГ) позволяет:

  • отслеживать развитие процессов в оборудовании,
  • выявлять дефекты на ранней стадии их развития, не обнаруживаемые традиционными способами,
  • определять предполагаемый характер дефекта и степень имеющегося повреждения
  • ориентироваться при определении места повреждения.

Для оценки состояния маслонаполненного оборудования используются газы: водород (Н2), метан (Ch5), этан (C2H6), этилен (C2h5), ацетилен (С2Н2), угарный газ (CO), углекислый газ (CO2). Кроме этого, всегда присутствуют кислород и азот, а их концентрация изменяется в зависимости от герметичности корпуса трансформатора и могут выделяться такие газы как пропан, бутан, бутен и другие, но их исследование в диагностических целях не получило широкого распространения.

Состояние оборудования оценивается сопоставлением полученных при анализе количественных данных с граничными значениями концентрации газов и по скорости роста концентрации газов в масле. Важно различать нормальные и чрезмерные объемы газа. Нормальное старение или газовая генерация изменяется в зависимости от конструкции трансформатора, нагрузки и типа изоляционных материалов.

Взаимосвязь основных газов и наиболее характерных видов дефектов.









   Водород (Н2)

 Дефекты электрического характера: частичные разряды, искровые и дуговые разряды

   Метан (Ch5)

 Дефекты термического характера: нагрев масла и бумажно-масляной изоляции в диапазоне температур (400-600)°С

или нагрев масла и бумажно-масляной изоляции, сопровождающийся разрядами;

  Этан (C2H6)

 Дефекты термического характера: нагрев масла и бумажно-масляной изоляции в диапазоне температур (300-400)°С;

  Этилен (C2h5)

 Дефекты термического характера: нагрев масла и бумажно-масляной изоляции выше 600°С

  Ацетилен (С2Н2)

 Дефекты электрического характера: электрическая дуга, искрение

  Угарный газ (CO)

 Дефекты термического характера: старение и увлажнение масла и/или твердой изоляции;

  Углекислый газ (CO2)

 Дефекты термического характера: старение и увлажнение масла и/или твердой изоляции;

 нагрев твердой изоляции



Дефекты трансформаторов, определяемые с помощью хроматографического анализа:












 Наименование дефектов


Основные газы 


 Характерные газы

 Перегревы токоведущих соединений

   


С2Н4 — в случае нагрева масла

и бумажно-масляной

изоляции выше 600°С


         


  Н2СНи С2Н6 


 


 — нагрев и выгорание контактов переключающих устройств;

 — ослабление и нагрев места крепления электростатического экрана;

 — обрыв электростатического экрана;

 — ослабление винтов компенсаторов отводов НН;

 — ослабление и нагрев контактных соединений отвода НН и шпильки проходного изолятора;

 — лопнувшая пайка элементов обмотки: замыкание параллельных и элементарных проводников обмотки и др

   


 С2Н2 — в случае перегрева масла,

вызванного дуговым разрядом.


 Перегревы элементов конструкции остова.

 — неудовлетворительная изоляция листов электротехнической стали;

 — нарушение изоляции стяжных шпилек или накладок, ярмовых балок с образованием короткозамкнутого контура;

 — общий нагрев и недопустимый местный нагрев от магнитных полей рассеяния в ярмовых балках, бандажах,

   рессующих кольцах и винтах;

 — неправильное заземление магнитопровода;

 — нарушение изоляции амортизаторов и шипов поддона реактора, домкратов и прессующих колец

   при распрессовке и др.

 Частичные разряды

 Н2

     СНи С2Н2

с малым содержанием

 Искровые и дуговые разряды

 Н2 или С2Н2

      СНи С2Н2

с любым содержанием

 Ускоренное старении и/или увлажнение твердой изоляции

 СО и СO2

 

Перегрев твердой изоляции

 СO2

 

Для получения объективных результатов хроматографического анализа трансформаторного масла необходимо квалифицированно произвести отбор проб из маслонаполненного оборудования. Более подробные требования по отбору проб трансформаторного масла представлены в разделе Отбор проб масла

Периодичность проведения ХАРГ трансформаторного масла





     Наименование оборудования

    Периодичность

     для трансформаторов 110 кВ и выше

    не реже 1 раза в 6 месяцев      

     для герметичных вводов, имеющих удовлетворительные результаты регламентных испытаний

      — для вводов 110-220 кВ

      — для вводов 330-750 кВ

     

    1 раз в 4 года

    1 раз в 2 года

Преимущество этого метода состоит в том, что образцы масла можно отобрать в любое время без вывода оборудования из работы.

Детальную информацию по проведению и использованию хроматографического анализа трансформаторного масла вы можете получить из руководящих документов:

  • РД 153-34.0-46.302-00 «Методические указания по диагностике развивающихся дефектов трансформаторного оборудования по результатам хроматографического анализа газов, растворенных в масле»
  • РД 34.46.303-98 «Методические указания по подготовке и проведению хроматографического анализа газов, растворенных в масле силовых трансформаторов»


Если Вы хотите получить более подробную информацию, техническую консультацию, обсудить оптимальный вариант решения стоящей перед вами задачи, вы можете:


ПОЗВОНИТЬ:
+7 (495) 315-68-02, +7 (495) 542-88-48  НАПИСАТЬ ПИСЬМО: [email protected]   ЗАПОЛНИТЬ заявку на сайте

Как образуются месторождения нефти и газа

Когда живой организм умирает, его обычно перерабатывают одним из двух способов:

  • Его поедают хищники, падальщики или бактерии. Крошечные живые организмы, состоящие из одной клетки, не имеющей отдельного ядра, например прокариотическая клетка …
    .
  • Под воздействием окружающего воздуха или воды, богатой кислородом, окисляется. Это означает, что водород — самый простой и легкий атом, самый распространенный элемент во Вселенной.углерод, азот, сера и фосфор, содержащиеся в веществе, соединяются с атомами кислорода, присутствующими в воздухе. Органическое вещество распадается на воду (H 2 O), диоксид углерода (CO 2 См. Диоксид углерода.
    ), нитраты, сульфаты и фосфаты, питающие новые растения.

Медленное образование материнской породы

Крошечная доля этого органического вещества — около 0,1% — ускользает от этой участи. Переносимый по воде, он иногда опускается на дно моря или больших континентальных озер.Частично он сохраняется в этой бедной кислородом среде, вдали от приливных течений. Он смешивается с неорганическими веществами, такими как частицы глины и очень мелкий песок, а также с мертвым морским планктоном (микроскопическими организмами). Эта смесь превращается в темную грязь с неприятным запахом под действием анаэробов Описывает организм или микроорганизм, которому требуется среда без воздуха и …
бактерии.

Нефть и газ образуются в материнской породе

Со временем эта грязь накапливается и затвердевает.Грязь, содержащая не менее 1-2% органических веществ, может быть преобразована в нефтематеринскую породу, которая в конечном итоге дает залежи нефти и газа. Этот процент может показаться низким, но это связано с тем, что для выполнения процесса необходимы одно или несколько конкретных требований:

  • Жаркий климат, способствующий росту большого количества планктона.
  • Место недалеко от устья большой реки, несущей много растительного мусора.
  • Нет поблизости гор, которые могли бы ограничить объем неорганических отложений в породе.

Оседание материнской породы

Вес накапливающихся отложений очень медленно продвигает материнскую породу дальше под земную кору, от нескольких метров до нескольких сотен метров каждые миллион лет или около того. Это постепенное опускание называется опусканием. Постепенное опускание осадочного бассейна под тяжестью отложений, накопленных за миллионы лет …
и приводит к образованию осадочных бассейнов.

60 миллионов лет: средний промежуток времени, необходимый нефти и газу для образования

По мере погружения под землю материнская порода подвергается все более высоким температурам, органическое вещество, составляющее породу, дробится под весом накапливающихся отложений, и давление увеличивается в среднем на 25 бар каждые 100 метров.На одном километре под землей температура составляет 50 ° C, а давление — 250 бар.

В этих физических условиях атомы азота, серы и фосфора постепенно превращаются в кероген Промежуточное состояние органического вещества, претерпевающего преобразование в процессе седиментации …
, промежуточный материал, состоящий из воды, диоксида углерода, углерода и водорода, который затем превращается в нефть или газ.

Как образуются нефть и газ

На глубине 2000 метров, когда температура достигает 100 ° C, кероген начинает выделять консервацию (углеводороды). Заключительная фаза в формировании нефтяной системы после накопления залежи…
:

  • Между 2000 и 3800 м превращается в нефть. Этот интервал глубины известен как масляное окно.
  • Когда материнская порода опускается дальше, на расстояние от 3 800 до 5 000 метров, добыча жидких углеводородов достигает пика. Добываемые жидкости становятся все легче и постепенно превращаются в метан (ch5). Основной компонент залежей природного газа и газовых шапок нефтяных месторождений. Метан естественным образом производится на свалках …
    газ, легчайший углеводород, органическое соединение, состоящее из углерода и водорода.Углеводороды являются основными составляющими сырой нефти, природного газа и нефтепродуктов.
    . Этот интервал глубины известен как газовое окно.
  • На глубине от 8 до 10 километров углеводородов нет, потому что они разрушаются под воздействием высокой температуры.

Доля жидкости и газа, образующихся таким образом, зависит от типа нефтематеринской породы. Если органический мусор состоит в основном из животного происхождения, он будет производить больше нефти, чем газа. Если он состоит в основном из растительных остатков, материнская порода будет производить в основном газ.

По оценкам, среднее осаждение составляет 50 метров каждые миллион лет, поэтому мертвым животным требуется 60 миллионов лет, чтобы стать жидкими углеводородами. Поэтому неудивительно, что нефть классифицируется как невозобновляемая энергия. Невозобновляемая энергия или ископаемое топливо являются формами первичной энергии, которые не могут быть восполнены после использования в человеческом масштабе времени …
источник.

Моторное масло из природного газа лучше? — Блог AMSOIL

В 2014 году Shell произвела фурор среди фанатов моторного масла (да, такое есть), представив процесс превращения природного газа в моторное масло.Компания заявила о своей технологии переработки газа в жидкость (GTL) как о революционном скачке в технологии моторных масел.

По данным Shell, на разработку и выдачу 3 500 патентов ушло 40 лет. Они продают эту технологию в Америке в рамках линейки масел Pennzoil Platinum, которые, по словам Shell, обеспечивают лучшую защиту от износа, экономию топлива, чистоту и срок службы «при тестировании с продуктами, представляющими рынок».

Иногда люди спрашивают нас, как производится моторное масло на основе природного газа и работает ли оно лучше, чем продукты AMSOIL.

Давайте углубимся в эти вопросы.

Как это сделано: моторное масло тираж

Однако для начала нам нужно общее представление о том, как производится моторное масло.

Мы подробно объяснили это в статье «Синтетическая и обычная нефть: полное руководство». Мы также включили красивое объяснение, включая милую аналогию LEGO, в этот пост под названием «История синтетического масла (и AMSOIL)».

Посмотрите на них для глубокого погружения. Для целей этой публикации достаточно следующего резюме.

Все моторные масла состоят из двух составляющих: базового масла и присадок.

Базовое масло составляет основную часть рецептуры и отвечает за смазку двигателя, защиту от износа, управление нагревом и другие ключевые функции.

Составители рецептур добавляют моторное масло присадки для улучшения характеристик масла. Присадки помогают бороться с окислением, нейтрализуют кислоты, защищают от ржавчины и многое другое, в зависимости от области применения, для которой масло предназначено.

Базовые масла , используемые для производства обычных масел, получают путем дистилляции сырой нефти . Нефтепереработчики используют тепло, давление и другие катализаторы для разделения молекул сырой нефти на различные группы в зависимости от размера, называемые фракциями .

Хотя этот процесс довольно хорошо работает для изготовления многих продуктов, которые мы используем каждый день, ему присущи ограничения. Например, дистилляция не может удалить все примеси из обычных базовых масел , включая серу, азот, кислород, металлы и воски, которые затвердевают на холоде.

В сумме получается моторное масло, которое не обеспечивает уровень защиты, необходимый для современных двигателей.

С другой стороны, синтетические базовые масла являются синтезированными (т.е. построенными), а не дистиллированными.

Разработчики рецептур расщепляют молекулы сырой нефти на их составные части. Затем, , используя только чистые однородные молекулы, лучше всего подходящие для смазки двигателя, они создают более крупные молекулы с нуля с помощью органического синтеза . В результате получается синтетическое базовое масло, свободное от загрязнений, присущих обычным маслам.

Таким образом, синтетическое масло обеспечивает улучшенную защиту от износа, устойчивость к экстремальным температурам, экономию топлива и чистоту.

Как производится моторное масло на природном газе?

Чем же синтетическое моторное масло, полученное из природного газа, отличается? Давайте посмотрим на процесс преобразования газа в жидкость (GTL) .

Газификация : процесс начинается с так называемой газификации . На этом этапе чистый кислород взаимодействует с метаном с образованием так называемого синтез-газа или синтез-газа.Хотя его легко сделать с использованием природного газа, его также можно сделать с использованием биомассы или даже сырой нефти.

Синтез-газ

— это по своей природе чистый , поскольку нефтепереработчики вычищают из него почти все, кроме его основных компонентов: окиси углерода и водорода. Это больше сделано для предотвращения отравления катализатора на последующих этапах производства, а не для маркетинговых заявлений, но и для маркетологов нефти.

Синтез : Затем синтез-газ подается через реактор и с помощью синтеза Фишера-Тропша превращается в углеводороды с более высокой молекулярной массой.

Обработка: Процесс Фишера-Тропша позволяет производить широкий спектр продуктов, различающихся по составу, от газообразных молекул до густого воска (например, свечного воска). Благодаря нескольким процессам, включая изодепарафинизацию, гидрокрекинг и, в конечном итоге, дистилляцию, эти молекулы становятся пригодным для использования базовым маслом .

Независимо от качества, по определению, любое базовое масло или моторное масло, изготовленное по технологии газ-жидкость (GTL), является полностью синтетическим, поскольку базовые масла синтезируются так же, как и все другие синтетические базовые масла.

Все ли группы синтетических масел одинаковы? Группа III против IV против V

Независимо от того, производят ли синтетические базовые масла из природного газа или сырой нефти, применяется один и тот же фундаментальный принцип: нефтеперерабатывающие заводы используют катализаторы для расщепления молекул и органического синтеза для создания и очистки новых . В результате получается базовое масло, которое превосходит обычные базовые масла.

Преимущества газового моторного масла

Поскольку масло, произведенное по технологии GTL, не содержит загрязняющих веществ, присущих обычным маслам, оно обычно обеспечивает лучшую защиту от износа, характеристики при экстремальных температурах и долговечность, чем обычные масла.

Другие преимущества добычи нефти с использованием природного газа включают…

  • Использование ресурса, который представляет собой известный парниковый газ
  • Обильный запас
  • Экономические преимущества в периоды, когда сырая нефть дорогая

Стоит отметить, однако, что многие катализаторы GTL и процессы генерируют высокопарафиновую (парафиновую) основу масла с нежелательными характеристиками . Фактически, остаточные побочные продукты процесса Фишера-Тропша / GTL могут значительно повлиять на температуру застывания и летучесть нефти.

Температура застывания относится к самой низкой температуре, при которой масло остается жидким. Воски затвердевают на холоде, что приводит к сгущению масла и, возможно, не защищает двигатель при холодном пуске, что приводит к износу.

Летучесть означает тенденцию масла к испарению при высоких температурах. Чем более летучим масло, тем больше вероятность того, что оно создает вредные отложения в двигателе и способствует его расходу, а это означает, что вам придется чаще доливать двигатель.

Как показывают результаты испытаний масла на летучесть, Pennzoil Platinum превзошел другие традиционные и синтетические масла, но не превзошел синтетическое моторное масло AMSOIL Signature Series. Это говорит о том, что масло , полученное из природного газа, не лучше других масел . Следует учитывать всю рецептуру масла, включая качество присадок и общий баланс рецептуры.

Моторное масло на природном газе: каковы итоги?

Это подводит нас к нашей чистой прибыли.Моторное масло, полученное из природного газа, лучше других масел?

Конечно, оно лучше обычных масел, но то же самое и с любым другим качественным синтетическим моторным маслом.

Как мы видели, хотя процесс преобразования газа в жидкость, используемый для производства синтетических базовых масел, является многообещающей технологией с рядом преимуществ, в конечном итоге он приводит к аналогичному продукту, который существует уже несколько десятилетий: синтетической основе. масло.

Какое синтетическое моторное масло самое лучшее?

Мы уже много лет знаем, что синтетическое масло превосходит обычное масло.Если вы используете Pennzoil Platinum, поздравляем с выбором хорошего синтетического моторного масла и отказом от обычного масла.

Если вам нужна наилучшая защита двигателя, рассмотрите возможность перехода на синтетическое моторное масло AMSOIL Signature Series. Оно разработано, чтобы уйти от ведущих отраслевых стандартов и превзойти другие синтетические масла… в том числе те, которые производятся по технологии газ-жидкость (GTL).

Может ли мир производить нужные ему химические вещества без масла? | Наука

Роберт Ф.Service

Черное липкое жирное масло — это исходный материал не только для транспортного топлива. Это также источник десятков нефтехимических продуктов, которые компании превращают в универсальные и ценные материалы для современной жизни: блестящие краски, жесткие и пластичные пластмассы, пестициды и моющие средства. Промышленные процессы производят что-то вроде красоты из ила. Разбивая углеводороды в нефти и природном газе на более простые соединения, а затем собирая эти строительные блоки, ученые давно научились конструировать молекулы исключительной сложности.

Ископаемое топливо — не только сырье для этих реакций; они также обеспечивают тепло и давление, которые ими движут. В результате на использование нефти в промышленной химии приходится 14% всех выбросов парниковых газов. Теперь все большее число ученых и, что более важно, компаний думают, что те же самые конечные соединения могут быть получены путем использования возобновляемых источников энергии вместо выкапывания и перегруппировки углеводородов и выброса отработанного углекислого газа (CO 2 ) в воздух. Во-первых, возобновляемая электроэнергия расщепит многочисленные молекулы, такие как CO 2 , вода, кислород (O 2 ) и азот, на реактивные фрагменты.Тогда больше возобновляемой электроэнергии поможет соединить эти химические элементы воедино для создания продуктов, на которые опирается современное общество и от которых вряд ли откажется.

«Сейчас это очень актуальная тема», — говорит Дэниел Каммен, физик из Калифорнийского университета в Беркли.

Химики в академических кругах, в стартапах и даже в промышленных гигантах тестируют процессы — даже прототипы заводов — которые используют солнечную и ветровую энергию, а также воздух и воду в качестве сырья. «Мы превращаем электроны в химические вещества», — говорит Николас Фландерс, генеральный директор одного из претендентов, стартапа под названием Opus 12.Компания, расположенная в офисном парке с низкой посадкой в ​​Беркли, разработала устройство размером с стиральную машину, которое использует электричество для преобразования воды и CO 2 из воздуха в топливо и другие молекулы без необходимости в масле. На другом конце коммерческой шкалы находится Siemens, производственный конгломерат, расположенный в Мюнхене, Германия. Эта компания продает крупномасштабные электролизеры, которые используют электричество для разделения воды на O 2 и водород (H 2 ), которые могут служить топливом или химическим сырьем.Даже нефтяные компании, такие как Shell и Chevron, ищут способы превратить возобновляемую энергию в топливо.

Замена источника жизненной силы промышленной химии с ископаемого топлива на возобновляемую электроэнергию «не произойдет в течение 1-2 лет», — говорит Максимилиан Флейшер, главный эксперт по энергетическим технологиям компании Siemens. Возобновляемых источников энергии все еще слишком мало, и они пока что нестабильны. Однако он добавляет: «Это общая тенденция, которую принимают все» в химической промышленности.

За этой тенденцией стоит резкий рост поставок солнечной, ветровой и других форм возобновляемой электроэнергии.В 2018 году мировая установленная мощность солнечной и ветровой энергии превысила 1 тераватт (ТВт). Второй TW ожидается к середине 2023 года, он будет стоить всего лишь половину стоимости первого, и темпы, вероятно, увеличатся. Один недавний анализ показывает, что более низкие цены на возобновляемую генерацию могут привести к развитию к 2050 году 30–70 ТВт мощности только солнечной энергии, что достаточно для покрытия большей части мировых потребностей в энергии. «В ближайшем будущем вокруг появится куча возобновляемых электронов», — говорит Эдвард Сарджент, химик из Университета Торонто в Канаде.«И многие из них будут дешевыми». По данным Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, стоимость солнечной энергии для коммунальных предприятий должна снизиться на 50% к 2050 году, а стоимость энергии ветра — на 30%.

Этот всплеск использования возобновляемых источников энергии уже привел к кратковременным периодам, когда поставки электроэнергии превышали спрос, например, в полдень в солнечной Южной Калифорнии. Результат — резкое падение цен. Иногда коммунальные предприятия даже платят потребителям за то, чтобы они брали электроэнергию, чтобы избыточное предложение не растопило линии электропередачи.«Это дает нам возможность сделать что-то ценное из этих электронов», — говорит Сарджент.

Взлет и падение

По мере роста использования ветровой и солнечной энергии в коммунальном масштабе за последнее десятилетие стоимость электроэнергии из этих источников резко упала. Обе тенденции должны сохраниться в ближайшие десятилетия, что сделало бы промышленную химию еще более привлекательной для использования зеленых электронов.

Общая электрическая мощность (гигаватт) 20102012201420162505075100 Береговая ветровая энергия Солнечные панели коммунального масштаба Стоимость энергии ($ / мегаватт-час) 02010201220142016100200300400 Береговая энергия ветра Солнечные панели коммунального масштаба U.С. развертывание возобновляемых источников энергии стоимость возобновляемой энергии

(ГРАФИКА) N. DESAI / SCIENCE ; (ДАННЫЕ) ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ИННОВАЦИИ

Одной из потенциальных ролей этих электронов является вытеснение ископаемого топлива, которое теперь обеспечивает тепло, необходимое для запуска промышленных реакций. В выпуске журнала Science от 24 мая Себастьян Висманн и Иб Чоркендорф из Технического университета Дании в Конгенс Люнгби и его коллеги сообщили о модернизации обычного реактора, работающего на ископаемом топливе, который производит H 2 из метана и пара для работы на электричестве.В их новом реакторе электричество, протекающее через трубку из сплава железа, встречает сопротивление, повышая температуру до 800 ° C. Тепло заставляет метан и пар, протекающие через трубу, вступать в реакцию, отделяя H 2 от метана более эффективно, чем традиционные методы, и потенциально обеспечивая как экономию затрат, так и уменьшение воздействия на климат.

Но даже если тепло исходит от электричества, при таких реакциях, как производство топлива из метана, все равно выделяются отходы CO 2 .Химики хотят пойти дальше, используя электроны не только как источник тепла, но и как прямой вход в реакции. Промышленные химики уже используют электричество для выплавки алюминия из бокситовой руды и получения хлора из соли — реакции присоединения электронов, для которых химия с электрическим приводом идеально подходит. Но, как и в случае с H 2 , большинство товарных химикатов производится из ископаемого топлива, преобразованного под действием тепла и давления, создаваемого большим количеством ископаемых видов топлива.

Отказ от этого топлива не требует химической магии.Ключевые промышленные химические вещества, такие как окись углерода (CO) и этилен, уже могут быть получены путем добавления электронов к многочисленным исходным материалам, таким как CO 2 и вода, если эффективность не имеет значения. Уловка состоит в том, чтобы сделать это экономно.

Для этого процесса требуется дешевый источник возобновляемой электроэнергии. Но, согласно анализу, опубликованному в выпуске Science от 26 апреля, проведенному Сарджентом и Томасом Харамилло, инженером-химиком из Стэнфордского университета в Пало-Альто, Калифорния, это не единственное предварительное условие.Сарджент, Харамилло и его коллеги сравнили затраты на создание множества простых промышленных соединений с ископаемым топливом или возобновляемой электроэнергией. Они обнаружили, что электросинтез будет конкурентоспособным для производства основных химических продуктов, таких как CO, H 2 , этанол и этилен, если электричество будет стоить 4 цента за киловатт-час (кВтч) или меньше — и если преобразование электрической энергии в энергию, сохраненную в химических облигации были эффективны не менее 60%.

Если стоимость электричества упадет еще больше, то появится больше соединений.В анализе Джоуля , проведенном в мае 2018 года, Сарджент и его коллеги обнаружили, что при более строгих рыночных предположениях, включая цену на электроэнергию в 2 цента / кВт · ч, синтез муравьиной кислоты, этиленгликоля и пропанола будет возможным. «Это дает нам четкий набор целей», — говорит химик Фил Де Луна, сотрудник Сарджента в Национальном исследовательском совете Канады в Торонто.

Работы

Сарджента «точны», — говорит Гарри Грей, химик из Калифорнийского технологического института (Калифорнийский технологический институт) в Пасадене, который проанализировал, что необходимо для замещения ископаемого топлива с помощью электросинтеза.О производстве товаров с помощью электросинтеза он говорит: «Думаю, мы будем там через 10 лет».

Лучше жить за счет возобновляемых источников энергии

Промышленные химики производят большинство молекул путем расщепления и переработки углеводородов нефти и природного газа на более мелкие соединения. Теперь исследователи хотят использовать возобновляемую электроэнергию, чтобы активизировать простые исходные материалы, такие как вода и углекислый газ (CO 2 ), и сшить их вместе в одни и те же соединения.

Крекинг с водяным паром Сегодня этилен, который составляет основу многих пластмасс, получают путем крекинга с водяным паром.Обычно сырье, состоящее из этана и пара, поступает в печь при температуре до 850 ° C. Тепло отрывает пару атомов водорода (h3) от этана, образуя этилен, который затем отделяется в камерах сжатия и дистилляции. Электросинтез Этот новый, низкотемпературный подход использует электричество — в идеале от солнечной энергии и энергии ветра — и металлический катализатор для разделения молекул воды и СО2. генерирует h3 и окись углерода. Электричество и катализаторы затем рекомбинируют эти части, чтобы получить газообразный этилен и жидкий этанол.Этан, этилен, крекинг-печь, 850 ° C ~ 8270 килопаскалей, гашение, этан, этилен + h3, увлажненный CO2, этилен + этанол, 6 миллиметров, увлажненный CO2, этилен, этанол, катод, узел

V. ALTOUNIAN / НАУКА

Каммен отмечает, что несколько проектов в области солнечной и ветровой энергетики уже соответствуют одному эталону, обеспечивая мощность на уровне 4 цента / кВтч или ниже, а стоимость возобновляемых источников энергии продолжает снижаться. Но достижение 60% эффективности преобразования электрической энергии в химическую является более сложной задачей, и именно на этом исследователи сосредоточивают свои усилия.

Самые простые процессы, те, которые производят H 2 и CO, уже достигают этого второго эталона. По словам Флейшера, коммерческие электролизеры от Siemens и других компаний уже демонстрируют эффективность более 60% при расщеплении воды для получения H 2 . Компания Siemens использует известную технологию, называемую электролизерами с протонообменной мембраной (PEM), которые подают напряжение между двумя электродами, по одному с каждой стороны полимерной мембраны. Напряжение разделяет молекулы воды на покрытом катализатором аноде на O 2 , ионы водорода и электроны.Мембрана только позволяет ионам водорода проходить к другому покрытому катализатором электроду, катоду, где они встречаются с электронами, образуя газ H 2 . Стоимость производимого электролизера H 2 за последние годы резко упала, так как размер электролизеров увеличился до промышленного масштаба. Тем не менее, Билл Тумас, заместитель директора лаборатории Национальной лаборатории возобновляемой энергии в Голдене, штат Колорадо, в прошлом месяце на заседании Американского химического общества отметил, что стоимость электролизеров, а также материалов электродов и катализаторов, входящих в их состав, должна быть снижена. упадите дальше, чтобы произвести H 2 по цене, конкурентоспособной с массивными тепловыми установками, которые разрушают метан.

Opus 12 и другие компании также полагаются на электролизеры PEM, но добавляют дополнительный катализатор к катоду для разделения поступающего по трубопроводу CO 2 на CO и O 2 . CO можно улавливать и продавать для использования в химическом производстве. Или он может быть объединен с ионами водорода и электронами, генерируемыми на аноде, для создания ряда других строительных блоков для промышленной химии, включая газы, такие как этилен — сырье для определенных пластиков, — и жидкости, такие как этанол и метанол.По словам Этоша Кейв, главного научного сотрудника Opus 12, компания уже произвела 16 товарных химикатов. И он работает над расширением своих реакторов в течение следующих нескольких лет для переработки тонн CO 2 в день, скорее всего, улавливаемого из дымовых газов электростанций и других промышленных источников.

Растущее предложение возобновляемых источников энергии заставляет некоторых химиков думать о способах получения углеродно-нейтрального топлива. В прошлом месяце в Дрездене, Германия, компания Sunfire завершила тестовый запуск высокотемпературного электролизного реактора, известного как твердооксидный топливный элемент, который обещает даже более высокую эффективность, чем электролизеры из PEM.Реактор находится в центре четырехступенчатой ​​испытательной установки, которая вырабатывает топливо из воды, CO 2 и электричества. Первая ступень завода размером с товарный вагон отделяет CO 2 от воздуха, а затем подает CO 2 в топливный элемент Sunfire. Он работает немного иначе, чем его аналоги из PEM: он использует электричество для разделения воды и CO 2 на катоде, генерируя смесь CO, H 2 и отрицательно заряженных атомов кислорода или оксидных ионов. Эти ионы проходят через проницаемую для кислорода твердую мембрану к аноду, где они отдают электроны и объединяются с образованием O 2 .Смесь CO и H 2 , известная как синтез-газ, затем перемещается в третий реактор, который собирает их в более сложные углеводороды. На четвертом этапе эти углеводороды объединяются с большим количеством H 2 и превращаются в смесь углеводородов в бензине, дизельном топливе и авиационном топливе. Поскольку установка работает при высоких температурах, реакции расщепления воды и CO 2 преобразуют электрическую энергию в химические связи с эффективностью почти 80%, заявляет компания.

Испытательная установка

Sunfire теперь производит около 10 литров топлива в день.Компания уже расширяет масштабы технологии и планирует открыть свой первый коммерческий завод в Норвегии в следующем году. Установка будет частью более крупного завода, который будет использовать 20 мегаватт гидроэлектроэнергии для производства 8000 тонн транспортного топлива в год, чего достаточно для поставки 13000 автомобилей. Его метод позволит избежать производства 28 600 тонн CO 2 в год из ископаемого топлива.

Еще одно достижение может также повысить эффективность: использование промышленных отходов в качестве источника электронов, необходимых для отделения CO от CO 2 .Образование кислорода на аноде с образованием электронов обычно настолько вяло, что 90% всей электрической энергии всего процесса идет на эту реакцию. В выпуске журнала Nature Energy от 22 апреля химик Пол Кенис из Университета штата Иллинойс в Урбане и его коллеги сообщили о добавлении в анод глицерина — прозрачной вязкой жидкости, являющейся побочным продуктом производства биодизеля, — которая быстрее отдает свои электроны. Таким образом, технология может снизить потребность в энергии для расщепления CO 2 на 53%.И в качестве бонуса, когда глицерин теряет электроны, он производит комбинацию муравьиной кислоты и молочной кислоты, двух обычных промышленных соединений, используемых в качестве консервантов, а также в чистящих средствах и косметике. «Вы берете отходы и превращаете их во что-то ценное», — говорит Кенис.

Хотя простые промышленные химические вещества могут быть готовы к экологизации, прямой синтез самых сложных углеводородов с помощью электричества остается слишком неэффективным и дорогостоящим. Даже создание соединений всего с двумя атомами углерода, таких как этилен и этанол, обычно улавливает только около 35% энергии, потребляемой в конечном соединении.С трехуглеродными соединениями и выше эффективность может упасть ниже 10%. Проблемы двоякие: во-первых, каждый раз, когда создаются новые связи, теряется некоторая энергия. А производство более сложных углеводородов неизбежно означает создание большего количества побочных продуктов. Такой результат вынуждает производителей отделять желаемый состав за дополнительную плату.

Но и здесь начинают помогать инновации, в том числе улучшенные катализаторы. Например, в онлайн-выпуске Joule от 21 августа Сарджент и его коллеги сообщают о создании устройства, в котором используется мембрана, покрытая медным катализатором, для преобразования CO 2 и пара в смесь двухуглеродных соединений, включая этилен. и этанол с эффективностью 80%.Они достигли этой эффективности, прижимая один электрод непосредственно к мембране, тем самым устраняя заполненный жидкостью зазор, который истощал энергию и приводил к быстрой поломке устройства.

БЕНДЕТТО КРИСТОФАНИ / САЛЬЦМАНАРТ

Углеродные нанотрубки — один из классов сложных молекул, которые легче создать с помощью электричества. Эти длинные, полые, похожие на соломинку молекулы, ценимые за их прочность и электронные возможности, обычно создаются путем химического осаждения из паровой фазы: в нагретой кварцевой трубке кобальтовые и железные катализаторы удаляют атомы углерода из закачанного газа ацетилена и добавляют их в растущие нанотрубки. которые принимают семена на металлических частицах.Этот процесс энергоемкий и дорогостоящий, обычно он стоит около 100000 долларов на производство 1 тонны нанотрубок. Но в 2015 году в статье Nano Letters Стюарт Лихт, химик из Университета Джорджа Вашингтона в Вашингтоне, округ Колумбия, и его коллеги сообщили о подходе к электролизу, который, по расчетам, стоит в одну сотую меньше.

Установка

Licht начинается с расплавленного карбоната лития с добавлением металлических катализаторов. Электрический ток отделяет атомы углерода от карбоната лития и добавляет тепло, которое поддерживает реакцию.Катализаторы собирают углерод и вставляют его в растущие нанотрубки. Барботирование CO 2 в смесь затем регенерирует карбонат лития. Эффективность процесса составляет 97,5%. Поскольку он использует отходы CO 2 , Лихт отмечает, что он отрицательный по углероду: для производства каждой тонны углеродных нанотрубок требуется 4 тонны CO 2 .

Нанотрубки затем могут быть смешаны с цементом для создания высокопрочного композита, который связывает углерод, предотвращая его окисление и возвращение в атмосферу.Трубы также можно смешивать с металлами, такими как алюминий, титан и нержавеющая сталь, для их усиления. C2CNT, компания Licht, созданная для коммерциализации технологии, является одним из 10 финалистов конкурса Carbon XPrize, который присудит 20 миллионов долларов за успешные технологии по превращению CO 2 в продукты.

Насколько быстро огромные химические предприятия, расположенные в промышленных зонах мира, перейдут от ископаемого топлива к зеленой энергии, остается предметом споров. Нейт Льюис, инженер-химик из Калифорнийского технологического института, говорит, что переход будет медленным.Он отмечает, что одним из основных препятствий является то, что возобновляемые источники энергии работают с перебоями, а это означает, что использующие их химические предприятия будут неэффективными. Экономисты улавливают эту идею с помощью показателя, называемого коэффициентом мощности, который представляет собой соотношение производительности завода с течением времени по сравнению с теоретически возможным. Химические заводы, работающие на ископаемом топливе, могут работать круглосуточно, хотя простои из-за технического обслуживания и других проблем обычно снижают их коэффициент мощности примерно до 60%. Но сами входы в электростанцию, работающую на возобновляемых источниках энергии, имеют низкие коэффициенты мощности: ветровая и гидроэнергетика обычно составляет чуть менее 50%, а солнечная энергия падает ниже 25% из-за ночных и пасмурных дней.«Ваша полная мощность используется только в течение нескольких часов в день», — говорит Гарри Этуотер, химик из Калифорнийского технологического института и глава Объединенного центра искусственного фотосинтеза, сотрудничества в области солнечного топлива между Калифорнийским технологическим институтом, Национальной лабораторией Лоуренса Беркли и другими учреждениями. В результате, отмечает Льюис, любой электростанции, работающей на возобновляемых источниках энергии, потребуется больше времени, чтобы получить прибыль, из-за чего инвесторы не хотят поддерживать такие проекты.

Установки, работающие на возобновляемых источниках энергии, могли бы оставаться в сети дольше, если бы они использовали несколько источников энергии или имели более стабильное энергоснабжение благодаря батареям или другой форме хранения энергии, отмечает Каммен.Но эти решения могут увеличить стоимость, говорит Льюис. «Мы все еще очень далеки» от получения большинства товарных химикатов с прибылью из возобновляемых источников энергии. Производство электроэнергии из возобновляемых источников в количестве, достаточном для модернизации химической промышленности, также является проблемой. Например, в анализе, опубликованном в выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences от 4 июня, исследователи пришли к выводу, что для работы мировой химической промышленности на возобновляемых источниках энергии потребуется более 18 петаватт-часов электроэнергии или 18000 тераватт-часов в год. .Это 55% от общего мирового производства электроэнергии, ожидаемого из всех источников в 2030 году.

Возможно, наиболее вероятным прогнозом для промышленной химии является постепенное «озеленение». Пока химики не найдут катализаторы, способные производить сложные углеводороды с высокой эффективностью, компании могут использовать возобновляемую электроэнергию для производства простых молекул, таких как H 2 и CO, а затем прибегать к ископаемому топливу, чтобы стимулировать реакции и сшивать их в более сложные углеводороды .

Но по мере того, как химики разрабатывают новые реакторы и находят все более привлекательные комбинации катализаторов — и поскольку возобновляемая энергия продолжает расти, — растения, производящие основные химические продукты, неизбежно станут больше похожи на зеленые сорта, полностью поддерживаемые солнцем, воздухом и воды.

Как образуется природный газ

После образования природного газа его судьба зависит от двух критических характеристик окружающей породы: пористости и проницаемости. Пористость относится к количеству пустого пространства, содержащегося в зернах породы. Высокопористые породы, такие как песчаники, обычно имеют пористость от 5 до 25 процентов, что дает им большое пространство для хранения жидкостей, таких как нефть, вода и газ. Проницаемость — это мера степени взаимосвязи поровых пространств в породе.Порода с высокой проницаемостью позволит газу и жидкостям легко проходить через породу, в то время как порода с низкой проницаемостью не позволит флюидам проходить через нее.

После образования природного газа он будет подниматься к поверхности через поровые пространства в породе из-за его низкой плотности по сравнению с окружающей породой. Большинство залежей природного газа, которые мы находим сегодня, возникают там, где газ мигрировал в высокопористую и проницаемую породу под непроницаемым слоем покрывающей породы, таким образом оказавшись в ловушке, прежде чем он смог достичь поверхности и уйти в атмосферу.

Есть две основные категории месторождений природного газа: традиционные и нетрадиционные. Традиционные месторождения природного газа обычно встречаются в сочетании с нефтяными коллекторами, где газ либо смешивается с нефтью, либо плавно плавает на поверхности, в то время как нетрадиционные месторождения включают такие источники, как сланцевый газ, плотный газовый песчаник и метан угольных пластов.

Ресурсы и запасы природного газа США

Соединенные Штаты обладают значительными ресурсами природного газа, а новые открытия и достижения в области технологий бурения привели к резкому увеличению оценок их размеров за последние несколько лет.В 2009 году Управление энергетической информации США (EIA) подсчитало, что в США имеется 2203 триллиона кубических футов природного газа, который можно извлечь с помощью современных технологий.

Традиционные ресурсы составляют 46 процентов (1 009 триллионов кубических футов) от общей ресурсной базы, в то время как остальная часть включает нетрадиционные ресурсы природного газа, такие как плотный газ, сланцевый газ и метан угольных пластов. Из общих ресурсов газа США 273 триллиона кубических футов газа классифицируются как «запасы», которые могут быть извлечены в текущих экономических и эксплуатационных условиях [1].

По состоянию на 2012 год самые большие известные запасы газа в мире находятся в России, запасы которой в пять раз превышают запасы Соединенных Штатов [2]. Иран и Катар имеют в четыре и три раза больше газа, чем США, соответственно, а значительные запасы также имеются в Саудовской Аравии, Туркменистане, Объединенных Арабских Эмиратах, Нигерии и Венесуэле. Общие мировые запасы природного газа оцениваются в 6 707 триллионов кубических футов [3].

Разведка и добыча традиционных ресурсов природного газа

Возможные месторождения природного газа могут быть обнаружены с помощью методов сейсмических испытаний, аналогичных тем, которые используются при разведке нефти.В таких испытаниях разведчики газа используют сейсмические грузовики или более совершенные трехмерные инструменты, которые включают в себя установку серии небольших зарядов у поверхности Земли для генерации сейсмических волн на глубине тысяч футов под землей в нижележащих скальных образованиях.

Измеряя время прохождения этих волн через Землю с помощью акустических приемников, известных как «геофоны», геофизики могут построить картину подземной структуры и определить потенциальные газовые месторождения. Однако, чтобы проверить, действительно ли горная порода содержит экономически извлекаемые количества природного газа или других углеводородов, необходимо пробурить разведочную скважину.

После определения жизнеспособности участка пробуривают вертикальные скважины, чтобы проникнуть в вышележащую непроницаемую покрывающую породу и достичь пласта. Затем естественная плавучесть выводит газ на поверхность, где его можно обработать и отправить в дома.

Артикул:

[1] Управление энергетической информации. 2012. Ежегодный энергетический обзор. Таблица 4.1 Оценка технически извлекаемых ресурсов сырой нефти и природного газа, 2009 г.

[2, 3] Управление энергетической информации.2012. Международная энергетическая статистика. Доказанные запасы природного газа.

Нефть и газ

Перейти
задний

Нефть и газ

Почти все масло и
природный газ находится глубоко под землей в крошечных отверстиях в скалах. Миллионы лет назад море
покрыли большую часть того, что сейчас является сушей. В доисторические времена крошечные растения и животные жили
в море.Когда эти существа умерли, они опустились на дно моря и были похоронены
в слоях грязи и песка. С течением времени этот органический материал опускался все глубже и
Глубже. Земная кора изменила свою форму и оказала сильное давление и тепло на то, что было
когда-то только растения и крошечные животные. Тепло из недр земли и вес
вышележащие породы постепенно меняли энергосодержащие вещества в накопленных
в углеводородные жидкости и газы. По прошествии миллионов лет эти отложения
превратились в химические вещества, которые теперь называются «углеводородами».

Углеводороды простые
молекулы, состоящие из атомов углерода и водорода, соединенных в цепочки или кольца.
Эти молекулы, будучи легкими и подвижными, мигрировали вверх через скалы, но в конечном итоге
оказались в ловушке под непроницаемыми каменными структурами в земной коре. Вот где масло
и природный газ. Некоторые были созданы миллионы лет назад, некоторые были созданы
тысячи лет назад, а некоторые из них создаются прямо сейчас!

Большая часть нефти и газа
продукция теперь идет из-под морского дна.Как технология добычи
продолжает развиваться, добыча становится возможной из все более и более глубоких вод. Но
поставки ограничены. Каждая капля сгоревшего масла усугубляет огромные проблемы окружающей среды
уже создается путем закачки в атмосферу таких газов, как углекислый газ. Многие ученые
беспокойство по поводу того, что этот постоянный выброс углекислого газа является важной причиной глобального
потепление.

Обычно встречается природный газ
под землей возле источника нефти. Это смесь легких углеводородов, включая метан,
этан, пропан, бутан и пентан.Другие соединения, содержащиеся в природном газе, включают углерод.
диоксид, гелий, сероводород и азот. Встречается по всему миру, но
самые большие запасы находятся в бывшем Советском Союзе и на Ближнем Востоке. Этот газ легче
чем воздух, он легко воспламеняется и состоит в основном из газа, называемого метаном. Метан — это
простое химическое соединение, состоящее из атомов углерода и водорода. Природный газ обычно
не имеет запаха и не виден. Перед отправкой в ​​трубопроводы и резервуары для хранения
смешан с химическим веществом, которое придает ему сильный запах, почти как тухлые яйца.Запах
позволяет легко обнаружить утечку.

Природный газ — самый чистый
сжигание ископаемого топлива. При сжигании выделяется меньше углекислого газа, чем нефти или угля.
практически нет диоксида серы, а только небольшое количество оксидов азота. Природный газ
в основном состоит из метана и других легких углеводородов. И углерод, и водород
в метане соединяется с кислородом при сжигании природного газа, выделяя тепло. Уголь и нефть
содержат пропорционально больше углерода, чем природный газ, поэтому выделяют больше углерода
диоксид на единицу произведенной энергии.Природный газ выделяет 50% углекислого газа.
выделяется углем и на 25% меньше углекислого газа, чем нефть, при том же количестве энергии
произведено. Двуокись углерода — самый важный парниковый газ, способствующий глобальному
потепление.

Чтобы найти нефть и природный газ,
компании пробуривают землю до залежей глубоко под поверхностью. Масло и
Затем природный газ закачивается из-под земли нефтяными вышками. Затем они обычно путешествуют
через трубопроводы.

На нефтеперерабатывающих заводах, нефть сырая
разделяется на различные типы продуктов путем нагревания густого мазута.Продукты
включают бензин, дизельное топливо, авиационное топливо, мазут для дома, масло для судов и масло для
сжигать на электростанциях, чтобы производить электричество. Масло используется для транспорта — автомобили,
самолеты, грузовики, автобусы и мотоциклы.

Нефть хранится в больших резервуарах
пока он не будет отправлен в различные места для использования. Масло также производится во множество различных
продукты — удобрения для ферм, одежда, зубная щетка, пластиковая бутылка и пластиковая ручка.
Есть тысячи других продуктов, которые производятся из нефти.Приходит почти весь пластик
изначально из масла. Нефть транспортируется по огромным трубопроводам и танкерам в места, где
это превращается в другие продукты.

Происхождение нефтяной промышленности
в Индии можно проследить до последней половины 19 века, когда нефть
обнаружен в Дигбой на северо-востоке Индии. После этого было открыто большое количество нефтяных месторождений.
обнаружены как внутри страны, так и в море. Это привело к созданию нефтеперерабатывающих заводов для
перерабатывать нефть и газ для использования в различных секторах.

Подробнее
информация о нефти и газе ссылка на

Чтение: Нефть | Геология

Рис. 1. Pumpjack прокачивает нефтяную скважину недалеко от Лаббока, штат Техас

Нефть — это встречающаяся в природе жидкость от желтого до черного цвета, обнаруженная в геологических формациях под поверхностью Земли, которая обычно перерабатывается в различные виды топлива.

Состоит из углеводородов разной молекулярной массы и других органических соединений. Название petroleum охватывает как природную необработанную сырую нефть , так и нефтепродукты, состоящие из очищенной сырой нефти. Нефть, являющаяся ископаемым топливом, образуется, когда большое количество мертвых организмов, обычно зоопланктона и водорослей, закапывается под осадочными породами и подвергается сильному нагреву и давлению.

Нефть добывается в основном путем бурения нефтяных скважин (природные источники нефти встречаются редко).Это происходит после изучения структурной геологии (в масштабе коллектора), анализа осадочного бассейна, определения характеристик коллектора (в основном с точки зрения пористости и проницаемости геологических структур коллектора). Его очищают и разделяют, наиболее легко перегонкой, на большое количество потребительских товаров, от бензина (бензина) и керосина до асфальта и химических реагентов, используемых для производства пластмасс и фармацевтических препаратов. Нефть используется для производства самых разных материалов, и, по оценкам, в мире ежедневно потребляется около 90 миллионов баррелей.

Обеспокоенность по поводу истощения конечных запасов нефти на Земле и последствий этого для зависимого от нее общества — это концепция, известная как пиковая нефть. Использование ископаемого топлива, такого как нефть, оказывает негативное влияние на биосферу Земли, нанося ущерб экосистемам в результате таких событий, как разливы нефти, и выбрасывает в воздух целый ряд загрязняющих веществ, включая приземный озон и диоксид серы из примесей серы в ископаемом топливе.

Композиция

В самом строгом смысле слова нефть включает только сырую нефть, но в обычном использовании она включает все жидкие, газообразные и твердые углеводороды.В условиях поверхностного давления и температуры более легкие углеводороды метан, этан, пропан и бутан встречаются в виде газов, а пентан и более тяжелые углеводороды находятся в форме жидкостей или твердых веществ. Однако в подземном нефтяном пласте соотношение газа, жидкости и твердого вещества зависит от геологических условий и от фазовой диаграммы нефтяной смеси.

Из нефтяной скважины добывается преимущественно сырая нефть с некоторым количеством растворенного в ней природного газа. Поскольку давление на поверхности ниже, чем под землей, часть газа выйдет из раствора и будет извлечена (или сожжена) как попутный газ или растворный газ .Газовая скважина производит преимущественно природный газ. Однако, поскольку подземная температура и давление выше, чем на поверхности, газ может содержать более тяжелые углеводороды, такие как пентан, гексан и гептан в газообразном состоянии. В условиях поверхности они будут конденсироваться из газа с образованием конденсата природного газа, часто сокращенного до конденсата . Конденсат по внешнему виду напоминает бензин и по составу похож на некоторые летучие легкие сырой нефти.

Доля легких углеводородов в нефтяной смеси сильно различается в зависимости от месторождения нефти: от 97 процентов по весу в более легких нефтях до всего лишь 50 процентов в более тяжелых нефтях и битумах.

Углеводороды в сырой нефти — это в основном алканы, циклоалканы и различные ароматические углеводороды, в то время как другие органические соединения содержат азот, кислород и серу, а также следовые количества металлов, таких как железо, никель, медь и ванадий. Многие нефтяные резервуары содержат живые бактерии. Точный молекулярный состав широко варьируется от образования к формации, но пропорции химических элементов варьируются в довольно узких пределах и составляют:

Состав весовой
Элемент Процентный диапазон
Углерод от 83 до 85%
Водород от 10 до 14%
Азот 0.1-2%
Кислород от 0,05 до 1,5%
сера от 0,05 до 6,0%
Металлы <0,1%

В сырой нефти встречаются четыре различных типа углеводородных молекул. Относительное процентное содержание каждого из них варьируется от масла к маслу, определяя свойства каждого масла.

Состав весовой
Углеводород Среднее Диапазон
Алканы (парафины) 30% от 15 до 60%
Нафтен 49% от 30 до 60%
Ароматические углеводороды 15% от 3 до 30%
Асфальт 6% остаток

Сырая нефть сильно различается по внешнему виду в зависимости от ее состава.Обычно он черный или темно-коричневый (хотя может быть желтоватым, красноватым или даже зеленоватым). В пласте он обычно встречается в сочетании с природным газом, который, будучи более легким, образует газовую шапку над нефтью, и соленой водой, которая, будучи тяжелее большинства форм сырой нефти, обычно опускается под нее. Сырая нефть также может быть найдена в полутвердой форме, смешанной с песком и водой, как в нефтеносных песках Атабаски в Канаде, где ее обычно называют сырым битумом. В Канаде битум считается липкой, черной, смолоподобной формой сырой нефти, которая настолько густая и тяжелая, что ее необходимо нагреть или разбавить, прежде чем она потечет.Венесуэла также имеет большое количество нефти в нефтеносных песках Ориноко, хотя углеводороды, захваченные в них, более текучие, чем в Канаде, и их обычно называют сверхтяжелой нефтью. Эти ресурсы нефтеносных песков называются нетрадиционной нефтью, чтобы отличить их от нефти, которую можно добыть с использованием традиционных методов добычи нефти из скважин. Между ними Канада и Венесуэла содержат примерно 3,6 триллиона баррелей (570 × 10 9 м 3 ) битума и сверхтяжелой нефти, что примерно в два раза превышает объем мировых запасов традиционной нефти.

Нефть используется в основном по объему для производства мазута и бензина, важных источников «первичной энергии» . 84 процента по объему углеводородов, присутствующих в нефти, преобразуется в энергоемкое топливо (топливо на основе нефти), включая бензин, дизельное топливо, реактивное топливо, отопительное и другое жидкое топливо, а также сжиженный нефтяной газ. Более легкие сорта сырой нефти обеспечивают лучший выход этих продуктов, но по мере того, как мировые запасы легкой и средней нефти истощаются, нефтеперерабатывающие заводы все чаще вынуждены перерабатывать тяжелую нефть и битум и использовать более сложные и дорогие методы для производства этих продуктов. требуется.Поскольку более тяжелая сырая нефть содержит слишком много углерода и недостаточно водорода, эти процессы обычно включают удаление углерода из молекул или добавление водорода к молекулам, а также использование каталитического крекинга в псевдоожиженном слое для преобразования более длинных и сложных молекул в нефти в более короткие и простые молекулы. топливо.

Благодаря высокой плотности энергии, удобству транспортировки и относительному распространению нефть стала самым важным источником энергии в мире с середины 1950-х годов. Нефть также является сырьем для многих химических продуктов, включая фармацевтические препараты, растворители, удобрения, пестициды и пластмассы; 16 процентов, не используемых для производства энергии, превращаются в эти другие материалы.Нефть содержится в пористых горных породах в верхних слоях некоторых участков земной коры. Также нефть содержится в нефтеносных песках (битуминозных песках). Известные запасы нефти обычно оцениваются примерно в 190 км 3 (1,2 триллиона (кратковременных) баррелей) без нефтяных песков или 595 км 3 (3,74 триллиона баррелей) с нефтяными песками. В настоящее время потребление составляет около 84 миллионов баррелей (13,4 × 10 6 м 3 ) в сутки, или 4,9 км 3 в год. Что, в свою очередь, дает оставшуюся поставку нефти только около 120 лет, если текущий спрос останется неизменным.

Формация

Рисунок 2. Природный нефтяной источник в Корче, Словакия

Нефть — это ископаемое топливо, получаемое из древних ископаемых органических материалов, таких как зоопланктон и водоросли. Огромные количества этих останков оседают на дно морей или озер, смешиваются с отложениями и захоронены в бескислородных условиях. По мере того, как последующие слои оседали на дне моря или озера, в нижних областях нарастали сильная жара и давление. Этот процесс заставил органическое вещество превратиться сначала в воскообразный материал, известный как кероген, который содержится в различных горючих сланцах по всему миру, а затем с большим количеством тепла в жидкие и газообразные углеводороды посредством процесса, известного как катагенез.Образование нефти происходит в результате пиролиза углеводородов в различных, в основном, эндотермических реакциях при высокой температуре и / или давлении.

Были определенные теплые, богатые питательными веществами среды, такие как Мексиканский залив и древнее море Тетис, где большое количество органического материала, падающего на дно океана, превышало скорость, с которой он мог разлагаться. Это привело к тому, что большие массы органического материала были погребены под последующими отложениями, такими как сланец, образовавшийся из ила. Позднее это массивное органическое отложение нагрелось и превратилось под давлением в масло.

Геологи часто называют температурный диапазон, в котором образуется нефть, «нефтяным окном» — ниже минимальной температуры нефть остается в ловушке в виде керогена, а выше максимальной температуры нефть превращается в природный газ в процессе термического крекинга. . Иногда нефть, образовавшаяся на очень большой глубине, может мигрировать и задерживаться на гораздо более мелком уровне. Нефтяные пески Атабаски — один из примеров этого.

Альтернативный механизм был предложен русскими учеными в середине 1850-х годов — абиогенное происхождение нефти, но это опровергается геологическими и геохимическими данными.

Резервуары

Резервуары сырой нефти

Для образования нефтяных коллекторов должны присутствовать три условия: материнская порода, богатая углеводородным материалом, похороненная достаточно глубоко для того, чтобы подземное тепло превратило ее в нефть, пористая и проницаемая порода-коллектор, в которой она может накапливаться, и покрывающая порода (уплотнение) или другой механизм, предотвращающий его выход на поверхность. Внутри этих резервуаров флюиды обычно организуются как трехслойная корка со слоем воды под слоем нефти и слоем газа над ним, хотя разные слои различаются по размеру в разных пластах.Поскольку большинство углеводородов менее плотны, чем порода или вода, они часто мигрируют вверх через соседние слои породы, пока не достигнут поверхности или не будут захвачены в пористых породах (известных как резервуары) непроницаемыми породами выше. Однако на этот процесс влияют потоки подземных вод, в результате чего нефть мигрирует на сотни километров по горизонтали или даже на короткие расстояния вниз, прежде чем попасть в резервуар. Когда углеводороды концентрируются в ловушке, образуется нефтяное месторождение, из которого жидкость может быть извлечена путем бурения и откачки.

Реакции, приводящие к образованию нефти и природного газа, часто моделируются как реакции разложения первого порядка, где углеводороды расщепляются на нефть и природный газ посредством набора параллельных реакций, а нефть в конечном итоге распадается на природный газ посредством другого набора реакций. Последний комплект регулярно используется на нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводах.

Бурение скважин на нефтяные пласты для добычи сырой нефти. Методы добычи с «естественным подъемом», основанные на естественном пластовом давлении для выталкивания нефти на поверхность, обычно достаточны в течение некоторого времени после первого вскрытия пластов.В некоторых водохранилищах, например на Ближнем Востоке, естественного давления достаточно в течение длительного времени. Однако естественное давление в большинстве резервуаров со временем рассеивается. Затем масло нужно добыть с помощью «искусственного лифта». Со временем эти «первичные» методы становятся менее эффективными, и могут использоваться «вторичные» методы производства. Распространенным вторичным методом является «заводнение» или закачка воды в пласт для повышения давления и нагнетания нефти в пробуренный ствол или «ствол скважины». В конце концов, «третичные» или «усиленные» методы добычи нефти могут быть использованы для увеличения характеристик потока нефти путем закачки пара, диоксида углерода и других газов или химикатов в пласт.В Соединенных Штатах на методы первичной добычи приходится менее 40 процентов добываемой ежедневно нефти, на вторичные методы приходится около половины, а на третичные методы добычи — оставшиеся 10 процентов. Для извлечения нефти (или «битума») из залежей нефтеносного / битуминозного песка и горючего сланца требуется добыча песка или сланца и нагревание его в емкости или реторте, либо использование методов «на месте» для нагнетания нагретых жидкостей в залежь с последующей перекачкой. из нефтенасыщенной жидкости.

Нетрадиционные резервуары нефти

Маслоедные бактерии разлагают масло, которое вырвалось на поверхность.Нефтяные пески — это резервуары частично биоразложенной нефти, все еще находящейся в процессе выхода и биоразложения, но они содержат так много мигрирующей нефти, что, хотя большая часть ее ускользнула, все еще присутствуют огромные количества — больше, чем можно найти в обычных нефтяных резервуарах. Более легкие фракции сырой нефти разрушаются первыми, в результате чего образуются резервуары, содержащие чрезвычайно тяжелую форму сырой нефти, называемую сырым битумом в Канаде, или сверхтяжелой сырой нефтью в Венесуэле. В этих двух странах находятся крупнейшие в мире месторождения нефтеносных песков.

С другой стороны, горючие сланцы — это нефтематеринские породы, которые не подвергались воздействию тепла или давления достаточно долго, чтобы преобразовать захваченные ими углеводороды в сырую нефть. Технически говоря, горючие сланцы не всегда являются сланцами и не содержат нефти, а представляют собой мелкозернистые осадочные породы, содержащие нерастворимое органическое твердое вещество, называемое керогеном. Кероген в породе можно превратить в сырую нефть с помощью тепла и давления для моделирования естественных процессов. Этот метод известен веками и был запатентован в 1694 году под патентом Британской короны №330, «Способ извлечения и производства больших количеств смолы, смолы и масла из камня». Хотя горючие сланцы встречаются во многих странах, в Соединенных Штатах находятся крупнейшие в мире месторождения.

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

Ископаемое топливо: грязные факты

Перейти к разделу

Sakhorn Saengtongsamarnsin / 123RF

Более века сжигание ископаемого топлива генерирует большую часть энергии, необходимой для приведения в движение наших автомобилей, питания наших предприятий и поддержания света в наших домах.Даже сегодня нефть, уголь и газ обеспечивают около 80 процентов наших потребностей в энергии.

И мы платим цену. Использование ископаемого топлива для получения энергии нанесло огромный ущерб человечеству и окружающей среде — от загрязнения воздуха и воды до глобального потепления. Это выходит за рамки всех негативных воздействий продуктов на основе нефти, таких как пластмассы и химикаты. Вот посмотрите, что такое ископаемое топливо, чего оно нам стоит (помимо кошелька) и почему пора переходить к экологически чистой энергии будущего.

Что такое ископаемое топливо?

Уголь, сырая нефть и природный газ считаются ископаемым топливом, потому что они образовались из окаменелых захороненных останков растений и животных, которые жили миллионы лет назад.Ископаемое топливо из-за своего происхождения имеет высокое содержание углерода.

Примеры ископаемого топлива

Масло

Сырая нефть, или нефть (буквально «каменная нефть» на латыни), представляет собой жидкое ископаемое топливо, состоящее в основном из углеводородов (водорода и соединений углерода). Нефть можно найти в подземных резервуарах; в трещинах, щелях и порах осадочной породы; или в битуминозных песках у поверхности земли. Доступ к нему можно получить путем бурения на суше или на море или путем открытой добычи в случае нефтеносных песков и горючих сланцев.После добычи нефть транспортируется на нефтеперерабатывающие заводы через супертанкеры, поезда, грузовики или трубопроводы для преобразования в пригодное для использования топливо, такое как бензин, пропан, керосин и реактивное топливо, а также в такие продукты, как пластмассы и краски.

Нефтепродукты обеспечивают около 37 процентов потребностей США в энергии, при этом транспортный сектор потребляет больше всего. Потребление нефти в США в 2016 году было на 10 процентов ниже рекордного уровня 2005 года и лишь на 3 процента выше, чем во время эмбарго 1973–74 годов, введенного Организацией стран-экспортеров нефти (ОПЕК), несмотря на то, что США.За прошедшие десятилетия экономика С. увеличилась в три раза. Однако за последние четыре года потребление нефти увеличилось незначительно, поскольку относительно низкие цены на бензин способствовали увеличению пробега транспортных средств и возобновлению интереса к внедорожникам и легким грузовикам. Тем не менее, потребление нефтепродуктов в США, по прогнозам, сократится, по крайней мере, до 2035 года, поскольку стандарты топливной эффективности приведут к созданию более экологически чистых транспортных средств. Дальнейшее усиление стандартов чистоты автомобилей и экономии топлива остается критически важным фактором для снижения расхода масла.

Что касается производства, то в Соединенных Штатах наблюдается десятилетний подъем. Рост добычи во многом связан с усовершенствованием технологий горизонтального бурения и гидроразрыва пласта, которые вызвали бум добычи сланцевой нефти и природного газа в США. В то время как горизонтальное бурение позволяет добытчикам бурить вниз и наружу, таким образом достигая большего количества нефти или газа из одной скважины, гидроразрыв пласта (также известный как гидроразрыв) предназначен для извлечения нефти или природного газа из неподатливой породы, включая сланцы и другие образования.Фрекинг включает в себя взрыв огромных количеств воды, смешанной с химикатами и песком, глубоко в скважине при давлении, достаточном для разрушения породы и выхода нефти или газа. Этот неоднозначный метод добычи создает множество проблем для окружающей среды и здоровья, включая загрязнение воздуха и воды.

Уголь

Уголь — это твердая, тяжелая углеродистая порода, которая бывает четырех основных разновидностей, различающихся в основном содержанием углерода: лигнит, полубитуминозный, битуминозный и антрацитовый.Почти весь уголь, сжигаемый в Соединенных Штатах, является полубитуминозным или битуминозным. Эти виды угля, в изобилии встречающиеся в штатах, включая Вайоминг, Западную Вирджинию, Кентукки и Пенсильванию, занимают среднее место в рейтинге с точки зрения содержания углерода и тепловой энергии, которую они могут производить. Однако, независимо от разновидности, весь уголь грязный. Действительно, с точки зрения выбросов, это наиболее углеродоемкое ископаемое топливо, которое мы можем сжигать.

Уголь добывается двумя способами: при подземной добыче используется тяжелая техника для выемки угля из глубоких подземных залежей, а при открытой разработке (также известной как открытая добыча) удаляются целые слои почвы и породы для доступа к угольным месторождениям под ними.На открытую добычу приходится около двух третей угля, добываемого в Соединенных Штатах. Хотя обе формы добычи вредны для окружающей среды, обнаженная добыча особенно разрушительна, выкорчевывая и загрязняя целые экосистемы.

Уголь и сжигающие его электростанции составляют менее трети производства электроэнергии в США по сравнению с более чем половиной в 2008 году. Более чистые и дешевые альтернативы, включая природный газ, возобновляемые источники энергии, такие как солнечная и ветровая энергия, а также энергоэффективные технологии, позволяют уголь гораздо менее экономически привлекателен.Сегодня угольные электростанции продолжают закрыться, несмотря на обещания администрации Трампа возродить промышленность. Ожидается, что в будущем спрос на уголь останется неизменным или упадет, поскольку рыночные силы продвигают альтернативные источники энергии.

Природный газ

Состоящий в основном из метана, природный газ обычно считается традиционным или нетрадиционным, в зависимости от того, где он находится под землей. Обычный природный газ находится в пористых и проницаемых породах или смешивается с нефтяными коллекторами, и доступ к нему может быть получен посредством стандартного бурения.Нетрадиционный природный газ — это, по сути, любая форма газа, которую слишком сложно или дорого добывать с помощью обычного бурения, требующей специальной техники воздействия, такой как гидроразрыв.

В Соединенных Штатах разработка и совершенствование таких процессов, как гидроразрыв, помогли сделать страну крупнейшим производителем природного газа в мире с 2009 года, а также крупнейшим его потребителем. Природный газ, которого много в Соединенных Штатах, покрывает почти 30 процентов потребностей США в энергии и является крупнейшим источником энергии для электричества.Прогнозы предполагают, что к 2050 году он станет еще большей частью энергобаланса США, угрожая усугубить загрязнение воздуха и воды.

Недостатки ископаемого топлива

Рудник Suncor и хвостохранилища возле форта МакМюррей, Альберта, Канада

Аарон Хьюи / National Geographic / Getty Images

Деградация земель

Выкопывание, переработка и перемещение подземных залежей нефти, газа и угля наносят огромный урон нашим ландшафтам и экосистемам.Индустрия ископаемого топлива сдает в аренду обширные участки земли для инфраструктуры, такой как колодцы, трубопроводы, подъездные дороги, а также объектов по переработке, хранению и удалению отходов. В случае открытой добычи целые участки местности, в том числе леса и целые горные вершины, очищаются и взрываются, чтобы обнажить подземный уголь или нефть. Даже после прекращения операций земля, выщелоченная питательными веществами, никогда не вернется в прежнее состояние.

В результате критически важная среда обитания диких животных — земля, имеющая решающее значение для размножения и миграции — оказывается фрагментированной и разрушенной.Даже животные, способные уйти, могут в конечном итоге страдать, поскольку их часто заставляют жить в неидеальной среде обитания и им приходится конкурировать с существующей дикой природой за ресурсы.

Загрязнение воды

Разработка угля, нефти и газа представляет множество угроз для наших водных путей и грунтовых вод. Операции по добыче угля смывают кислотные стоки в ручьи, реки и озера и сбрасывают огромные количества нежелательной породы и почвы в ручьи. Разливы и утечки нефти во время добычи или транспортировки могут загрязнить источники питьевой воды и поставить под угрозу всю пресноводную или океанскую экосистему.Было обнаружено, что гидроразрыв и его токсичные жидкости загрязняют питьевую воду, и Агентство по охране окружающей среды не спешило признать этот факт.

Между тем, при всех операциях бурения, гидроразрыва и горных работ образуются огромные объемы сточных вод, которые могут содержать тяжелые металлы, радиоактивные материалы и другие загрязнители. Промышленные предприятия хранят эти отходы в открытых ямах или подземных колодцах, которые могут протекать или перетекать в водные пути и загрязнять водоносные горизонты загрязняющими веществами, вызывающими рак, врожденные дефекты, неврологические повреждения и многое другое.

Выбросы

Ископаемые виды топлива выделяют вредные загрязнители воздуха задолго до того, как сгорят. Действительно, около 12,6 миллиона американцев ежедневно подвергаются токсичному загрязнению воздуха из действующих нефтяных и газовых скважин, а также транспортных и перерабатывающих предприятий. К ним относятся бензол (связанный с детской лейкемией и заболеваниями крови) и формальдегид (химическое вещество, вызывающее рак). Быстро развивающаяся отрасль гидроразрыва принесет это загрязнение в большее количество приусадебных участков, несмотря на растущее количество свидетельств серьезного воздействия этой практики на здоровье.Добыча полезных ископаемых не лучше, особенно для самих горняков, поскольку они генерируют токсичные частицы в воздухе. Открытая разработка месторождений — особенно в таких местах, как северный лес Канады — может высвободить гигантские запасы углерода, хранящиеся в естественных условиях.

Сжигание ископаемого топлива

Загрязнение в результате глобального потепления

Когда мы сжигаем нефть, уголь и газ, мы не только удовлетворяем наши потребности в энергии — мы также способствуем нынешнему кризису глобального потепления. При сжигании ископаемого топлива выделяется большое количество углекислого газа.Выбросы углерода задерживают тепло в атмосфере и приводят к изменению климата. В Соединенных Штатах на сжигание ископаемого топлива, особенно в энергетическом и транспортном секторах, приходится около трех четвертей наших выбросов углерода.

Другие формы загрязнения воздуха

Ископаемое топливо при сжигании выделяет больше, чем просто углекислый газ. Угольные электростанции в одиночку производят 42 процента опасных выбросов ртути в США, а также две трети выбросов диоксида серы в США (которые способствуют возникновению кислотных дождей) и подавляющее большинство сажи (твердых частиц) в нашем воздухе.Между тем, автомобили, грузовики и лодки, работающие на ископаемом топливе, являются основными источниками ядовитого монооксида углерода и оксида азота, которые в жаркие дни создают смог (и респираторные заболевания).

Завод Syncrude Canada Mildred Lake Oil Sands недалеко от Форт-Мак-Мюррей, Альберта, Канада

Закисление океана

Когда мы сжигаем нефть, уголь и газ, мы меняем основной химический состав океана, делая его более кислым.Наши моря поглощают до четверти всех антропогенных выбросов углерода. С начала промышленной революции (и наших способов сжигания угля) океан стал на 30 процентов более кислым. По мере того, как кислотность в наших водах повышается, количество карбоната кальция — вещества, используемого устрицами, лобстерами и бесчисленным множеством других морских организмов для образования раковин — уменьшается. Это может замедлить темпы роста, ослабить скорлупу и поставить под угрозу целые пищевые цепи.

Подкисление океана также влияет на прибрежные сообщества.По оценкам, на северо-западе Тихого океана это стоило устричной индустрии миллионы долларов и тысячи рабочих мест.

Построение будущего чистой энергии

Однако мы не зациклены на ископаемом топливе. Мы добились значительного прогресса в расширении масштабов использования возобновляемых источников энергии и энергоэффективности в Соединенных Штатах за последнее десятилетие благодаря политике на федеральном уровне, уровне штата и на местном уровне, которая помогла росту экономики экологически чистой энергии. Мы также используем энергию намного эффективнее, чем раньше.

Государственные и федеральные льготы, наряду с падением цен, подталкивают нашу страну и весь мир к более чистым, возобновляемым источникам энергии, таким как ветер и солнце. Возобновляемые источники энергии постепенно превращаются в более дешевый источник энергии, чем ископаемое топливо, что стимулирует бум развития чистой энергии и создания рабочих мест. В нашу существующую сеть можно интегрировать значительно более высокие уровни возобновляемых источников энергии, хотя необходимо проявлять осторожность при размещении и ответственном строительстве возобновляемых источников энергии.

Между тем энергоэффективность — наш самый чистый, дешевый и самый крупный энергетический ресурс, который за последние 40 лет вносит больший вклад в удовлетворение энергетических потребностей страны, чем нефть, уголь, природный газ или ядерная энергия.На его долю приходится более 2,2 миллиона рабочих мест в США — как минимум в 10 раз больше, чем в бурении нефти и газа или добыче угля.

Если мы сможем провести правильную политику, мы готовы добиться значительного прогресса на пути к экологически чистой энергии в будущем. Фактически, недавний отчет NRDC показывает, что мы можем сократить использование ископаемого топлива в США на 80 процентов к 2050 году. Для этого нам нужно будет вдвое сократить спрос на энергию, увеличивать возобновляемые источники энергии, чтобы они обеспечивали не менее 80 процентов нашей электроэнергии, электрифицировать почти все виды транспорта и получать ископаемое топливо из наших зданий.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *