OSTALI SEMINARSKI RADOVI
IZ HEMIJE: |
|
|
|
Nafta
Nafta se danas u svijetu često naziva i crnim zlatom. Još od davnina,
ljudi su uvidjeli korist od same nafte, te možemo reći da se današnjica
ne može zamisliti bez nekog oblika iskorištavanja same nafte.
No, da bi se podrobnije upoznali sa samim pojmom nafte i svim što ona
predstavlja u današnjem svijetu, te saznali nešto više o njenom hemijskom
sastavu, bilo je potrebno da uradimo seminarski rad na temu same nafte.
Zanimljivosti o nafti i njen hemijski značaj bit će detaljnije objašnjen
u našem radu.
NASTANAK
Danas preovladava mišljenje da je nafta nastala od masnih i voštanih
supstanci različitih sitnih životinjskih i biljnih morskih organizama
- planktona. Pod povoljnim uslovima, koji su vladali u dalekim geološkim
dobima, živjele su i razmnožavale se u toplim morskim zalivima velike
količine tih organizama, međutim kad bi uginule taložile bi se na morsko
dno.
U sredini siromašnoj kisikom počelo je, zbog djelovanja anaerobnih bakterija,
razaranje bjelančevina i drugih lako raspadljivih organskih materija.
Otpornije masne i voštane supstance gomilale su se onda u obliku mulja,
odnosno sapropela. Taj osnovni materijal morao je poslije, nanosom riječnog
mulja, biti pokriven zaštitnim slojem. Pod pritiskom zemljinih slojeva,
i pomalo povišene temperature, mast se pretvarala najprije u prabitumen,
a onda u naftu.
Prisustvo komplikovanih visokomolekulskih spojeva (holesterola, hormona,
hlorofila i dr.) koji nisu mogli nastati jednostavnom sintezom, te optička
aktivnost nafte dokazuju njeno organsko porijeklo. I sastav slane vode,
koja prati naftu, svjedoči o njenom morskom porijeklu.
S druge strane postoji mišljenje da nafta potiče iz neispitanih i nedovoljno
poznatih dubina Zemlje. Tome u prilog govore nalazi nafte u vulkanskim
područjima (na Kamčatki), nagomilavanje nafte u velikim dubinama u mineralima
kristalastog porijekla (Venecuela) i nalazi nafte u pukotinama litosfere
u dnu Indijskog okeana.
SASTAV
Po svom hemijskom sastavu nafta predstavlja mješavinu velikog broja različitih
ugljovodika i malih količina jedinjenja sumpora, kisika i ugljika (oko
7%). U njoj su zastupljeni ugljovodici s jednom do 50 i više ugljikovih
atoma u molekuli, i to pretežno parafinskog (metanovog) niza (npr. pensilvanijska
nafta) ili naftnog niza (npr. neke sovjetske nafte).
U hemijskom sastavu po procentu mase dominira ugljik, zatim vodik, i kisik,te
sumpor i azot kojih ima relativno malo. U zavisnosti od sastava i nastanka,
to je mrko-žuta ili zelena do crna viskozna tečnost gustine manje od vode.
Redovni pratilac nafte u njenim nalazištima je zemni, odnosno prirodni
gas.
Postoje tri osnovne komponente koje čine sastav nafte:
1. Alkani
2. Cikloalkani
3. Aromatski ugljovodici
Alkani su najjednostavnija organska jedinjenja, te grupa
ugljovodika sa jednostrukim vezama između C- atoma.
Opšta formula alkana je:
CnH(2n+2) – n predstavlja broj ugljikovih atoma.
Cikloalkani su takodjer ugljikovodici kod kojih su sp3
hibridizovane orbitale vezane u zatvorenom nizu ili prstenu. Njihova opšta
formula je:
CnH2n – n je broj ugljikovih atoma.
Aromatični ugljovodonici pripadaju grupi organskih molekula
u čijem sastavu je zastupljena karakteristična struktura šest ugljenikovih
atoma vezanih u prsten. Najpoznatiji aromatični ugljovodonik je benzen.
Po fizičkim osobinama nafta je uljana tečnost mrke boje. U njoj se nalaze
gasoviti, tečni i čvrsti ugljikovodici. Gasoviti ugljovodici izbijaju
iz zemlje i oni ustvari predstavljaju prirodni gas.
PRONALAZAK I DOBIJANJE NAFTE
Primjetno je da najviše nafte ima na najosunčanijim dijelovima planete
(oko ekvatora). Što je nafta dublje u zemlji, veći je pritisak, tako da
pri bušenju može doći do naglog izbijanja nafte i gasa. Dubina slojeva
nafte može biti različita i kreće se od nekoliko metara do preko 5 km.
U početku su bušenja rađena nasumice, ali su se kasnije počela sprovoditi
istraživanja sastava tla što je rezultiralo prilično tačnim otkrićima
naftnih ležišta.
Geološka i geofizička istraživanja pomoću dubinske sonde prvo daju potrebne
informacije o geološkoj strukturi podzemnih slojeva, pa se tek na osnovu
dobijenih rezultata određuju daljnji postupci.
Ona je najvažniji izvor organskih jedinjenja u prirodi i na njoj se zasnivaju
razne grane hemijske industrije. Najdublja do sada postignuta istražna
bušotina od 9169 metara nalazi se u Oklahomi (SAD). Velike količine nafte
dobijaju se danas u svijetu iz dubljih slojeva zemlje izlivanjem (eruptiranjem)
iz bušotina na principu arteških bunara.
Kad bušotina dopre do naftonosnog sloja, nafta i plin naviru u bušotinu
tjerani prirodnim pritiskom, koji, ako je dovoljno velik, može izbaciti
naftu na površinu zemlje. Kod vrlo visokih pritisaka nastaju snažne "erupcije",
pri čemu se mlaz nafte diže desetak metara iznad površine zemlje. Ovakve
divlje erupcije nekad su često izazivale katastrofalne požare, koje je
vrlo teško ugasiti. Danas se to spriječava posebnim uređajima koji zatvaraju
sondu i regulišu pritisak pri izlazu nafte.
Kod nedovoljnih pritisaka nafta se mora crpiti pomoću posuda ili crpki.
Naftonosni sloj se nikada ne može potpuno iscrpiti. Kad se tenzija nafte
naftonosnog sloja u susjednom području izjednači s pritiskom u bušotini,
nafta prestaje priticati. Velike količine nafte koje, uprkos svim savremenim
metodama vađenja, ostaju u zemlji (više od 50%), mogle bi se izvaditi
samo na rudarski način.
Naftna pumpa
Što se tiče prerade nafte, jedan od najvažnijih načina je
frakciona destilacija.
Benzinska frakcija je tečni destilat sa tačkom ključanja
od 150 stepeni Celzijevih. Iz nje se dobijaju razne vrste benzina koje
se koriste kao goriva za motore i kao organski rastvarači.
Pored ovog načina prerade, benzin se može dobiti i postupkom koji se naziva
kreking.
Kreking se zasniva na principu cijepanja teških molekula
ugljovodonika sa visokim tačkama ključanja, na lakše molekule ugljovodika
sa nižim tačkama ključanja.
Sirova nafta je smjesa različitih ugljovodika, pretežno
parafinskih,odnosno viših članova tog niza, zatim naftenskih ugljovodika
- cikloalkana, aromatskih ugljovodika i drugih organskih jedinjenja. Olefinskih
ugljovodika praktično i nema u sirovoj nafti, ali su zato prisutni u produktima
njene prerade. Prema ovim grupama koje sadrže, nafte se dijele na :
- parafinske,
- naftenske (Najvažniji predstavnici : U sirovoj nafti se nalaze i derivati ciklopentana i cikloheksana sa jednom alkil-grupom ili više alkil-grupa u bočnom nizu. Osim njih zastupljene su i složenije molekulske strukture sa dva naftalenska prstena i više više naftalenskih prstena u molekulu.)
- miješane nafte (u nju su uključeni ostaci benzenovih prstenova, petočlanih i šestočlanih naftalenskih prstenova i alkil-ostaci. Kombinacija ovih ostataka u molekulu ugljovodika može da bude različita, a broj izomera ogroman).
Kao gorivo, naftu možemo smatrati prirodnim tečnim gorivom.
SIROVA NAFTA
Sirova nafta je kompleksna i nehomogena smjesa. Sastoji se od više blisko vezanih nizova složenih hidrokarbonatnih jedinjenja – od benzina do teških kristalnih jedinjenja. Razne komponente koje čine sirovu naftu mogu se razdvojiti destilacijom pri povišenoj temperaturi.
Tako se u rafinerijama dobijaju naftni derivati :
- Benzin
- Kerozin
- Ulje
- Mazivo
- Parafin
- Bitumen i mnoge druge komponente.
U zavisnosti od izvora iz kojeg dolazi, sirova nafta se razlikuje u svom hemijskom sastavu. Njen hemijski sadržaj ipak se može grubo podijeliti na hidrokarbonate i nehidrokarbonate. Svi hidrokarbonati izgrađeni su samo od dva elementa, ugljika i vodika, ali oni grade širok spektar kompleksnih i međusobno sasvim različitih jedinjenja. Smatra se da u sirovoj nafti ima od 82 do 87 % ugljenika i 12 do 15 % vodika, što zavisi od vrste nafte – viskoznije komponente, kao što je bitumen, u proseku sadrže 80–85 % ugljika i 8–11 % vodika.
Nehidrokarbonatni sadržaj javlja se u izuzetno malim iznosima, ali je važan za ukupne osobine sirove nafte. Čini ga sumpor (0,05–2 %), kisik (ispod 2 %), azot (oko 0,1 %), metali vanadijum i nikl (u tragovima), a povremeno se pojavljuju i male količine supstanci organskog porijekla, kao što su skeletni fragmenti, drvo, spore, ugalj i slično.
Sačinjena od nekoliko hiljada hidrokarbonatnih komponenti i primjesa, sirova nafta može se grupisati u tri osnovna hemijska niza:
- parafini,
- nafteni i
- aromatici.
Međutim, sirova nafta uglavnom je mješavina ova tri niza, sa varijacijama
i naizgled beskonačnim brojem uzajamnih proporcija. Geolozi često kažu
da na svijetu ne postoje dva naftonosna polja sa istovjetnom naftom.
Osnovne karakteristike sirove nafte:
Sirova nafta lakša je od vode i ne rastvara se u njoj. Za mjerenje specifične
težine najčešće se koristi skala Američkog instituta za petrolej (API),
u kojoj je čistoj vodi dodjeljena vrijednost 10 API, dok tečnosti lakše
od vode, kao nafta, u ovoj skali imaju veće vrijednosti.
- Za vrednosti ispod 20 API sirova nafta se smatra teškom
- od 20 do 25 API sirova nafta se smatra srednjom
- a preko 25 API sirova afta se smatra laganom.
Generalno, prema specifičnoj težini i relativnoj mobilnosti, razne vrste sirove nafte klasifikuju se na:
- čvrste katrane,
- teška ulja,
- srednja i
- lagana ulja.
Za razliku od katrana, ulja su dovoljno pokretna i mogu su nesmetano
izvlačiti iz svojih ležišta. Specifična težina i mobilnost ključne su
osobine sirove nafte – one uslovljavaju način njenog izvlačenja, vrstu
transporta, tehnologiju obrade i cijenu po barelu.
Kada su u pitanju druge karakteristike nafte, zbog složenosti sastava,
teško ih je procijeniti čak i okvirno. Srednju tačku ključanja sirove
nafte praktično je nemoguće odrediti.
Pojedinačne vrednosti za tačku ključanja kod njenih brojnih komponenti
mnogo variraju, a neke su toliko visoke da se ne mogu izmjeriti. S druge
strane, pojedine komponente nafte imaju toliko nisku tačku ključanja da
isparavaju na normalnim temperaturama – ove lako isparljive komponente
stalno otiču u atmosferu, ako se ne konfiniraju.
Također, nemoguće je odrediti srednju tačku mržnjenja, pošto različite
komponente očvršćavaju na različitim temperaturama. Međutim, kod sirove
nafte uvijek se mjeri takozvana tačka tečenja – ispod ove temperature
nafta postaje plastična i prestaje da teče, pa je njeno poznavanje izuzetno
važno za izvlačenje i transport. Vrednost tačke tečenja kreće se od –57oC
do 32oC, u zavisnosti od naftonosnog izvora.
UPOTREBA I REZERVE NAFTE
Već pet milenijuma, nafta je poznata ljudima. Prvi stanovnici Mesopotamije su naftu iskorištavali smatrajući ju ljekovitom.Kasnije, tokom historije, čovječanstvo je lagano otkrivalo korisne strane nafte, prije svega njenu zapaljivost i upotrebljivost za pravljenje raznih vatrenih oružja. U međuvremenu, interesovanje za naftu je znatno poraslo na svjetskom tržištu.
Kitovo ulje, do tada korišteno za uljane lampe, postalo je preskupo i rijetko se nalazi zbog istrebljenja kitova, pa je ubrzo zamjenjeno mnogo jeftinijom naftom. Zbog gasova koji se oslobađaju sagorijevanjem nafte (ali i drugih fosilnih goriva), ozbiljno je ugrožena klima na Zemlji, kao i ukupna ekološka slika svijeta.
Zabrinutost zbog ovakve situacije i različiti oblici ekološkog aktivizma za sada su u maloj mjeri uticali na stalan razvoj naftne industrije i potrošnju ovog energenta. Naftaši su posebno ponosni na svoje projekte kakav je pokret reciklaže ulja. U sakupljačkim centrima već korišteno ulje koristi se za proizvodnju energije i dobija svoj drugi život – deset litara ovakvog ulja može da napravi dovoljno energije za spremanje 48 obroka u mikrotalasnoj pećnici, 216 sušenja kose, 15 mjeseci rada usisivača i 24 sata života jednog domaćinstva.
Neravnomjerno raspoređena, nafta se danas nalazi u više sedimentnih basena, koji se među sobom razlikuju po veličini. Najvećim se smatra Arapsko-iranski basen na kome se nalaze i dva najveća svjetska izvorišta nafte:
- El Džavar u Saudijskoj Arabiji, sa 80 milijardi barela i
- El Burqan u Kuvajtu, sa 75 milijardi sirove nafte.
Najveći proizvođači nafte su:
- Saudijska Arabija
- Rusija
- Sjedinjene Američke Države
- Iran
- Meksiko
Smatra se da će sa sadašnjim tempom potrošnje, količina sirove nafte
značajno opasti već polovinom ovog vijeka. To bi moglo izazvati ukupno
smanjenje proizvodnje i debakl svjetske ekonomije, ali se svijet već polako
priprema za nestanak nafte.
Unatoč svom značaju, nafta ipak nije nezamenjiva – postoji pregršt alternativa
koje bi mogle zameniti ovaj resurs.
ZAKLJUČAK
NAFTA kao stil života!
Većina industrijskih proizvoda koje koristimo u svakodnevnom životu, u
cjelini ili djelimično, proizvodi se od nafte i njenih derivata. Djeluje
nevjerovatno, ali se od petroleja prave i neke sasvim obične stvari –
baloni, flomasteri, ukrasne svijeće, mastilo, boje, najlonska užad, klavirske
dirke, lijepak, digitalni satovi, kontaktna sočiva, naočale za sunce,
papuče, loptice za golf, špricevi, vitaminske kapsule, odjeća, razna elektronika
(od audiokaseta i ploča do telefona, kamera, CD plejera i računarske opreme),
kozmetički proizvodi (karmini, parfemi, dezodoransi, šamponi, kupke, kreme
za brijanje, zubne paste...), brojni lijekovi (aspirini, antihistamini
i antiseptici), hirurška pomagala, pejsmejkeri, pa čak i vještačka srca.
To se ne primećuje, ali bi jedan dan takozvanog modernog čoveka bio nezamisliv
bez nafte, počevši od buđenja digitalnim satom do uspavljivanja pilulama
za spavanje. Zato danas na svijetu ne postoji nijedna zemlja koja je ravnodušna
kad je reč o nafti – njenom posjedovanju i eksploataciji, transportu i
industrijskoj obradi.
No, da će nafte ubrzo nestati svjesni su mnogi, te se već pokušavaju naviknuti
na derivate koji mijenjaju naftu.
LITERATURA
- Knjiga o nafti i plinu; Željko Matiša; 2007.; Zagreb.
- Organska kemija; S.H.Pine; 1994.; Zagreb
- Organic chemistry; T.W. Graham Solomons and Craig B. Fryhle; 2008.;
USA
PROČITAJ
/ PREUZMI I DRUGE SEMINARSKE RADOVE IZ OBLASTI:
|
|
preuzmi
seminarski rad u wordu » » »
Besplatni
Seminarski Radovi
|
|