Nafta ja raske nafta (0)

Kiviõli I Keskkool
NAFTA
Referaat
Koostaja : Elina Sergunina
XI klass
Kiviõli 2009
Nafta
-on looduslik maakoores leiduv peamiselt vedelate süsivesinike segu.
Ajalugu
Nafta esmakasutamise au omistatakse sumeritele. Väga ammu tunti naftat ka Hiinas ja osati sellest petrooleumi saada. Viimast kasutati lambiõlina, ravimina ja vahest kõige enam sõjapidamiseks.
Sedamööda, kuidas arenes nafta töötlemise tehnoloogia ja kasvas nõudlus energiaallikate järele, hakati üha enam täiustama ka nafta saamisviise. Et maapinnale imbunud naftast ei piisanud isegi meie kaugetele eelkäijatele, ehitati esimesed puutornid Hiinas juba meie ajaarvamise alguseks. Enam- vähem tänapäevane nafta puutorn lasti käiku USA-s Pennsylvanias 1855. a. Koos nafta tootmise kasvuga arenes ka nafta töötlemine. Sõiduauto Ford esimene 1892. aastal loodud mudel tarbis kütusena juba bensiini või piiritust . Aastast 1920 on aga Ameerika Ühendriikides bensiin ametlik autokütus.
OPEC on Naftat Eksportivate Riikide Organisatsioon (inglise keeles Organization of the Petroleum Exporting Countries). Loodi 1960 Bagdadis. Põhitegevuseks on toornafta hinna reguleerimine maailmaturul liikmete naftatoodangu ja ekspordikvootide kindlaksmääramise läbi. Organisatsiooni peakorter asub Austrias Viinis .
Liikmesriigid:

Alžeeria

Angola

Araabia Ühendemiraadid

Ecuador

Indoneesia (kuni 2008. aasta lõpuni)

Iraak

Iraan

Katar

Kuveit

Liibüa

Nigeeria

Saudi Araabia

Venezuela
OPEC- isse mittekuuluvad naftat tootvad riigid on Kanada , Mehhiko , Norra, Ameerika Ühendriigid, Venemaa ja Omaan. Peale USA nad kõik ka ekspordivad naftat.
Alates 1962. aastast OPEC-isse kuulunud Indoneesia liikmelisus lõpeb 2008. aasta lõpus.
Teke
Nafta on tekkinud mittetäielikult lagunenud orgaanilisest ainest, mis võis olla nii taimne kui ka loomne ning kasvanud kas meres või maismaal. Suurem osa naftast on tekkinud arvatavasti merelisest fütoplanktonist ning protistidest. Sellised on näiteks sinivetikad ning foraminifeerid. Mattudes läbis orgaaniline aine diageneesi ning muutus kerogeeniks, olles niiviisi osa tekkinud orgaanikarikkast settekivimist, näiteks savikildast. Suurenev rõhk ning temperatuur viib kerogeeni lagunemiseni kergemateks molekulideks, mis hakkavad rõhu tõttu liikuma lähtekivimist välja ülespoole. Ülespoole liikuvatest vedelikest moodustavad süsivesinikud esialgu vaid tühise osa. See protsess toimub enamasti kahe kuni kolme kilomeetri sügavusel. Nafta koguneb poorsemasse kivimisse, näiteks liiva- või lubjakivisse. Nafta liigub ülespoole niikaua , kuni tuleb vastu kivimkiht, mis ei ole liikuvate vedelike jaoks läbitav. Et naftat moodustavad süsivesinikud on veest kergemad, kogunevad nad kõige ülemisse ossa, moodustadeski naftamaardla. Nafta koguneb nn naftapüünistesse, mis on geoloogilised struktuurid , näiteks antiklinaalid või murrangud, mis takistavad magma edasist liikumist. Naftamaardlad on sageli seotud ka soolakuplitega ehk diapiirilaadselt ülespoole liikuvate evaporiitidega.
Nafta töötlemine
Puuraukudest saadud naftast eraldatakse kõigepealt gaasid, vesi ning mineraalained . Seejärel nafta destilleeritakse. Et erinevate süsivesinike keemistemperatuurid on väga erinevad, siis eralduvad erinevatel temperatuuridel väga erinevad nafta saadused . Esmalt eralduvad kõige madalama keemistemperatuuriga süsivesinikud- gaasid (peamiselt propaan ja butaan ), siis kergkeevad vedelikud. Sellist destilleerimist, mille käigus eraldatakse kõik saadused, vastavalt keemistemperatuurile, nimetatakse fraktsioneerivaks destillatsiooniks. Vastav tööstuslik destillatsiooniseade kujutab endast üksteise peale asetatud destillatsiooniaparaate, mis moodustavad kõrge torni. Seda nimetatakse rektifikatsioonikolonniks. Toornafta fraktsioneeriva destillatsioonisaaduste hulgas aga on kõrgkvaliteetseid kütuseid vähe, mistõttu järgneb nende edasine töötlemine krakkimise teel. Sel viisil saadakse kõrgematest süsivesinikest väiksema C- aatomite arvuga ühendid. Nii on võimalik toota tetradekaani vesinikkrakkimisel kakk molekuli heptaani.
Koostis
Nafta koosneb põhiliselt süsinikust (82...87%), vesinikust (12...15%), väävlist (1,5%), lämmastikust (0,5%) ning hapnikust (0,5%). Hoolimata sellest, et elemendiline koostis on naftal suhteliselt lihtne, on molekulaarne koostis väga keerukas. Peamised naftat moodustavad ühendid jaotatakse kolmeks: parafiinid, nafteenid ning aromaatsed ühendid. Parafiinide ehk alkaanide keemiline valem on CnH2n+2. Nende keemistemperatuur on 40...200°C. Nad on nafta peamised koostisosad. Nafteenide keemiline valem on CnH2n. Nad on raskemad ning keerukama struktuuriga kui parafiinid. Nende hulka kuulub ka asfalt. Aromaatsed ühendid on keemilise valemiga CnH2n-6. Nende hulka kuulub näiteks benseen . Aromaatsed ühendid kuuluvad küll alati nafta koostisse, kuid moodustavad sellest suhteliselt väikse osa.
Peale süsiniku ja vesiniku sisaldab nafta ka väävlit, hapnikku, lämmastikku, metalle ning mittetäielikult lagunenud orgaanilist ainet. Mida suurem on nafta erikaal, seda suurem on lisandite sisaldus. Näiteks rasked naftad sisaldavad väävlit rohkem kui kerged. Rafineerimise käigus puhastatakse nafta väävlist, sest atmosfääri paiskudes põhjustaks väävel palju keskkonnaprobleeme.
Naftaga koos esineb ka maagaas, mis koosneb lenduvatest süsivesinikest, peamiselt alkaanidest, millest kõige olulisem on metaan .
Omadused
Erinevatest maardlatest ammutatav nafta võib omada väga erinevat koostist ning sellest tulenevalt ka erinevaid omadusi. Nafta on väga tuleohtlik. Nafta erikaal on muutlik, kuid väiksem kui veel. Maapinnal olev nafta on madalama temperatuuri tõttu viskoossem kui sügaval Maa sees olev nafta. Nafta tiheduse hindamiseks kasutatakse API- skaalat . Vee tihedus API-skaalal on 10, kergemate vedelike tihedus on kümnest suurem. Naftat, mille tihedus on alla 20, loetakse raskeks naftaks, tihedusega 20...25 on keskmine ning tihedusega üle 25 loetakse naftat kergeks. Värvuselt on nafta peaaegu värvitust kuni mustani, olles enamasti pruunikat tooni. Et nafta on erinevate ühendite segu, millel kõigil on erinevad keemis- ning sulamistemperatuurid, ei saa ka nafta kohta tuua välja keemis- ega sulamistemperatuure. Küll aga tuleb arvestada sellega, et madalatel temperatuuridel muutuvad nafta ja sellest valmistatud tooted viskoossemaks ning võivad seega põhjustada probleeme näiteks õlitatavatel masinatel , mida kasutatakse külmas kliimas.
Kasutus
Nafta on üks olulisemaid maavarasid . Teda kasutatakse peamiselt kütuse ja keemiatööstuse toorainena. Nafta tähtsust tänapäeva majandusele on raske ülehinnata. Naftahinnast sõltuvad enamike teiste kaupade hinnad.
Rahvusvaheliselt tuntuim nafta mõõtühik on barrel . Üks naftabarrel võrdub 42 galloni ehk umbes 159 liitriga.
Suurimad naftatootjad
(järjestatud 2004. aasta andmete alusel (miljonit barrelit päevas):

Saudi Araabia – 10,37

Venemaa – 9,27

Ameerika Ühendriigid – 8,69

Iraan – 4,09

Mehhiko – 3,83

Hiina – 3,62

Norra – 3,18

Kanada – 3,14

Venezuela – 2,86

Araabia Ühendemiraadid – 2,76

Kuveit (OPEC) – 2,51

Nigeeria (OPEC) – 2,51

Suurbritannia – 2,08

Iraak – 2,03
Raske nafta
Raske nafta on nafta, mille API-indeks on väiksem kui 20.
Rasked naftad on nn tavalisest naftast suurema tihedusega, viskoossemad, väiksema vesiniku ja süsiniku suhtega, sisaldavad enam raskeid metalle (põhiliselt vanaadiumit ja niklit ) ja väävlit ning suhteliselt vähem kergeid süsivesinikke. Raske nafta ammutamine on tema suure viskoossuse tõttu keerukas ning kallis, mis teeb tema kaevandamise vedelama nafta olemasolul majanduslikult mittetasuvaks. Seetõttu on rasked naftad nende levimusega võrreldes vähekasutatud. Rasked naftad on tavalise nafta degradeerumise tulemiks. Selleni viib naftapüünistesse kogunenud süsivesinike kokkupuude meteoorse vee ning sellega kaasnevate bakteritega. Vesi viib naftast minema paljud veeslahustuvad kerged molekulid ning bakterid lagundavad mitmeid nafta koostises olevaid süsivesinikke, näiteks parafiine. Algsest naftakogusest võib sellise degradeerumise tagajärjel alles jääda kõigest 10%.

Tootmine

Nafta ammutamisel pumbatakse reservuaari tavaliselt vett, et sellest kergem nafta koguneks reservuaari ülaossa ning oleks lihtsamini kättesaadav. Raskete naftade puhul on selline metoodika nende halva voolavuse tõttu mõttetu. Raske nafta kättesaamiseks tuleb teda kuumutamise läbi vedeldada, milleks kasutatakse peamiselt reservuaari juhitud kuuma veeauru. Peamiselt see teebki raske nafta vedelamast naftast kallimaks, sest vee aurustamisele kulutatav energia võrdub umbes kolmandkuga sellest, mida saadaks selle meetodi abil ammutatud nafta põletamisel. Tõrvaliivadest nafta eraldamiseks on kõige mõistlikum kaevandada setted koos naftaga ning eraldada nafta liivast maapinnal.
Raske nafta moodustab nafta kogutoodangust umbes 2% ning tema osatähtsus on suurenemas.

Leiukohad

Rasket naftat leidub põhiliselt seal, kus ka tavalist naftat. Peamised leiukohad on Pärsia lahe ümbrus, Ameerika Ühendriigid (California),Kanada (Alberta), Kesk- Aasia , Itaalia, Kariibi meri, Mehhiko laht, Venemaa jne.
Suurem osa raske nafta reservuaaridest paikneb Kriidi ja Paleogeeni kivimeis. Erandiks on Paleosoikumi vanusega leiukohad Kanadas ning Venemaal.
Kasutatud kirjandus˸

http://et.wikipedia.org/wiki/Nafta

http://et.wikipedia.org/wiki/Raske_nafta

M. Karelson, A.Tõldsepp, Keemia- Orgaaniline keemia gümnaasiumile, Tallinn˸ Koolibri, 2007, lk 102-106.
6